Theorem c1lip2 24066

Description: C^1 functions are Lipschitz continuous on closed intervals. (Contributed by Stefan O'Rear, 16-Nov-2014.) (Revised by Stefan O'Rear, 6-May-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
c1lip2.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
c1lip2.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
c1lip2.f	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((Cn‘ℝ)‘1))
c1lip2.rn	⊢ (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
c1lip2.dm	⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ dom 𝐹)

Assertion

Ref	Expression
c1lip2	⊢ (𝜑 → ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(abs‘((𝐹‘𝑦) − (𝐹‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥))))

Distinct variable groups:   𝜑,𝑥,𝑦,𝑘   𝑥,𝐴,𝑦,𝑘   𝑥,𝐵,𝑦,𝑘   𝑥,𝐹,𝑦,𝑘

Proof of Theorem c1lip2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		c1lip2.a	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
2		c1lip2.b	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
3		c1lip2.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((Cn‘ℝ)‘1))
4		ax-resscn 10250	. . . . 5 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
5		1nn0 11560	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℕ0
6		elcpn 24002	. . . . 5 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℕ0) → (𝐹 ∈ ((Cn‘ℝ)‘1) ↔ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘1) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ))))
7	4, 5, 6	mp2an 683	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ ((Cn‘ℝ)‘1) ↔ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘1) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ)))
8	7	simplbi 491	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ ((Cn‘ℝ)‘1) → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
9	3, 8	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
10		c1lip2.dm	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ dom 𝐹)
11		pmfun 8084	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) → Fun 𝐹)
12	9, 11	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → Fun 𝐹)
13		funfn 6100	. . . . . . . 8 ⊢ (Fun 𝐹 ↔ 𝐹 Fn dom 𝐹)
14	12, 13	sylib 209	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹 Fn dom 𝐹)
15		c1lip2.rn	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
16		df-f 6074	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹:dom 𝐹⟶ℝ ↔ (𝐹 Fn dom 𝐹 ∧ ran 𝐹 ⊆ ℝ))
17	14, 15, 16	sylanbrc 578	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:dom 𝐹⟶ℝ)
18		cnex 10274	. . . . . . . . 9 ⊢ ℂ ∈ V
19		reex 10284	. . . . . . . . 9 ⊢ ℝ ∈ V
20	18, 19	elpm2 8096	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ↔ (𝐹:dom 𝐹⟶ℂ ∧ dom 𝐹 ⊆ ℝ))
21	20	simprbi 490	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) → dom 𝐹 ⊆ ℝ)
22	9, 21	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → dom 𝐹 ⊆ ℝ)
23		dvfre 24019	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹:dom 𝐹⟶ℝ ∧ dom 𝐹 ⊆ ℝ) → (ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)⟶ℝ)
24	17, 22, 23	syl2anc 579	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)⟶ℝ)
25		0p1e1 11405	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (0 + 1) = 1
26	25	fveq2i 6382	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(0 + 1)) = ((ℝ D𝑛 𝐹)‘1)
27		0nn0 11559	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 ∈ ℕ0
28		dvnp1 23993	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ 0 ∈ ℕ0) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(0 + 1)) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)))
29	4, 27, 28	mp3an13 1576	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(0 + 1)) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)))
30	9, 29	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(0 + 1)) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)))
31	26, 30	syl5eqr 2813	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘1) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)))
32		dvn0 23992	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ)) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) = 𝐹)
33	4, 9, 32	sylancr 581	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) = 𝐹)
34	33	oveq2d 6862	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)) = (ℝ D 𝐹))
35	31, 34	eqtrd 2799	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘1) = (ℝ D 𝐹))
36	7	simprbi 490	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∈ ((Cn‘ℝ)‘1) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘1) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ))
37	3, 36	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘1) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ))
38	35, 37	eqeltrrd 2845	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ))
39		cncff 22989	. . . . . . 7 ⊢ ((ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ) → (ℝ D 𝐹):dom 𝐹⟶ℂ)
40		fdm 6233	. . . . . . 7 ⊢ ((ℝ D 𝐹):dom 𝐹⟶ℂ → dom (ℝ D 𝐹) = dom 𝐹)
41	38, 39, 40	3syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → dom (ℝ D 𝐹) = dom 𝐹)
42	41	feq2d 6211	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)⟶ℝ ↔ (ℝ D 𝐹):dom 𝐹⟶ℝ))
43	24, 42	mpbid 223	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹):dom 𝐹⟶ℝ)
44		cncffvrn 22994	. . . . 5 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ (ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ)) → ((ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) ↔ (ℝ D 𝐹):dom 𝐹⟶ℝ))
45	4, 38, 44	sylancr 581	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) ↔ (ℝ D 𝐹):dom 𝐹⟶ℝ))
46	43, 45	mpbird 248	. . 3 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ))
47		rescncf 22993	. . 3 ⊢ ((𝐴[,]𝐵) ⊆ dom 𝐹 → ((ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) → ((ℝ D 𝐹) ↾ (𝐴[,]𝐵)) ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ)))
48	10, 46, 47	sylc 65	. 2 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D 𝐹) ↾ (𝐴[,]𝐵)) ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ))
49	19	prid1 4454	. . . . . . . . 9 ⊢ ℝ ∈ {ℝ, ℂ}
50		1eluzge0 11937	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ (ℤ≥‘0)
51		cpnord 24003	. . . . . . . . 9 ⊢ ((ℝ ∈ {ℝ, ℂ} ∧ 0 ∈ ℕ0 ∧ 1 ∈ (ℤ≥‘0)) → ((Cn‘ℝ)‘1) ⊆ ((Cn‘ℝ)‘0))
52	49, 27, 50, 51	mp3an 1585	. . . . . . . 8 ⊢ ((Cn‘ℝ)‘1) ⊆ ((Cn‘ℝ)‘0)
53	52, 3	sseldi 3761	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((Cn‘ℝ)‘0))
54		elcpn 24002	. . . . . . . . 9 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ 0 ∈ ℕ0) → (𝐹 ∈ ((Cn‘ℝ)‘0) ↔ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ))))
55	4, 27, 54	mp2an 683	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹 ∈ ((Cn‘ℝ)‘0) ↔ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ)))
56	55	simprbi 490	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹 ∈ ((Cn‘ℝ)‘0) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ))
57	53, 56	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ))
58	33, 57	eqeltrrd 2845	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ))
59		cncffvrn 22994	. . . . 5 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ 𝐹 ∈ (dom 𝐹–cn→ℂ)) → (𝐹 ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) ↔ 𝐹:dom 𝐹⟶ℝ))
60	4, 58, 59	sylancr 581	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) ↔ 𝐹:dom 𝐹⟶ℝ))
61	17, 60	mpbird 248	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ))
62		rescncf 22993	. . 3 ⊢ ((𝐴[,]𝐵) ⊆ dom 𝐹 → (𝐹 ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) → (𝐹 ↾ (𝐴[,]𝐵)) ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ)))
63	10, 61, 62	sylc 65	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ (𝐴[,]𝐵)) ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ))
64	1, 2, 9, 48, 63	c1lip1 24065	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(abs‘((𝐹‘𝑦) − (𝐹‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 197   ∧ wa 384   = wceq 1652   ∈ wcel 2155  ∀wral 3055  ∃wrex 3056   ⊆ wss 3734  {cpr 4338   class class class wbr 4811  dom cdm 5279  ran crn 5280   ↾ cres 5281  Fun wfun 6064   Fn wfn 6065  ⟶wf 6066  ‘cfv 6070  (class class class)co 6846   ↑_pm cpm 8065  ℂcc 10191  ℝcr 10192  0cc0 10193  1c1 10194   + caddc 10196   · cmul 10198   ≤ cle 10333   − cmin 10524  ℕ₀cn0 11542  ℤ_≥cuz 11891  [,]cicc 12385  abscabs 14273  –cn→ccncf 22972   D cdv 23932   D^𝑛 cdvn 23933  Cⁿccpn 23934

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4932  ax-sep 4943  ax-nul 4951  ax-pow 5003  ax-pr 5064  ax-un 7151  ax-inf2 8757  ax-cnex 10249  ax-resscn 10250  ax-1cn 10251  ax-icn 10252  ax-addcl 10253  ax-addrcl 10254  ax-mulcl 10255  ax-mulrcl 10256  ax-mulcom 10257  ax-addass 10258  ax-mulass 10259  ax-distr 10260  ax-i2m1 10261  ax-1ne0 10262  ax-1rid 10263  ax-rnegex 10264  ax-rrecex 10265  ax-cnre 10266  ax-pre-lttri 10267  ax-pre-lttrn 10268  ax-pre-ltadd 10269  ax-pre-mulgt0 10270  ax-pre-sup 10271  ax-addf 10272  ax-mulf 10273

This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3599  df-csb 3694  df-dif 3737  df-un 3739  df-in 3741  df-ss 3748  df-pss 3750  df-nul 4082  df-if 4246  df-pw 4319  df-sn 4337  df-pr 4339  df-tp 4341  df-op 4343  df-uni 4597  df-int 4636  df-iun 4680  df-iin 4681  df-br 4812  df-opab 4874  df-mpt 4891  df-tr 4914  df-id 5187  df-eprel 5192  df-po 5200  df-so 5201  df-fr 5238  df-se 5239  df-we 5240  df-xp 5285  df-rel 5286  df-cnv 5287  df-co 5288  df-dm 5289  df-rn 5290  df-res 5291  df-ima 5292  df-pred 5867  df-ord 5913  df-on 5914  df-lim 5915  df-suc 5916  df-iota 6033  df-fun 6072  df-fn 6073  df-f 6074  df-f1 6075  df-fo 6076  df-f1o 6077  df-fv 6078  df-isom 6079  df-riota 6807  df-ov 6849  df-oprab 6850  df-mpt2 6851  df-of 7099  df-om 7268  df-1st 7370  df-2nd 7371  df-supp 7502  df-wrecs 7614  df-recs 7676  df-rdg 7714  df-1o 7768  df-2o 7769  df-oadd 7772  df-er 7951  df-map 8066  df-pm 8067  df-ixp 8118  df-en 8165  df-dom 8166  df-sdom 8167  df-fin 8168  df-fsupp 8487  df-fi 8528  df-sup 8559  df-inf 8560  df-oi 8626  df-card 9020  df-cda 9247  df-pnf 10334  df-mnf 10335  df-xr 10336  df-ltxr 10337  df-le 10338  df-sub 10526  df-neg 10527  df-div 10943  df-nn 11279  df-2 11339  df-3 11340  df-4 11341  df-5 11342  df-6 11343  df-7 11344  df-8 11345  df-9 11346  df-n0 11543  df-z 11629  df-dec 11746  df-uz 11892  df-q 11995  df-rp 12034  df-xneg 12151  df-xadd 12152  df-xmul 12153  df-ioo 12386  df-ico 12388  df-icc 12389  df-fz 12539  df-fzo 12679  df-seq 13014  df-exp 13073  df-hash 13327  df-cj 14138  df-re 14139  df-im 14140  df-sqrt 14274  df-abs 14275  df-struct 16146  df-ndx 16147  df-slot 16148  df-base 16150  df-sets 16151  df-ress 16152  df-plusg 16241  df-mulr 16242  df-starv 16243  df-sca 16244  df-vsca 16245  df-ip 16246  df-tset 16247  df-ple 16248  df-ds 16250  df-unif 16251  df-hom 16252  df-cco 16253  df-rest 16363  df-topn 16364  df-0g 16382  df-gsum 16383  df-topgen 16384  df-pt 16385  df-prds 16388  df-xrs 16442  df-qtop 16447  df-imas 16448  df-xps 16450  df-mre 16526  df-mrc 16527  df-acs 16529  df-mgm 17522  df-sgrp 17564  df-mnd 17575  df-submnd 17616  df-mulg 17822  df-cntz 18027  df-cmn 18475  df-psmet 20025  df-xmet 20026  df-met 20027  df-bl 20028  df-mopn 20029  df-fbas 20030  df-fg 20031  df-cnfld 20034  df-top 20992  df-topon 21009  df-topsp 21031  df-bases 21044  df-cld 21117  df-ntr 21118  df-cls 21119  df-nei 21196  df-lp 21234  df-perf 21235  df-cn 21325  df-cnp 21326  df-haus 21413  df-cmp 21484  df-tx 21659  df-hmeo 21852  df-fil 21943  df-fm 22035  df-flim 22036  df-flf 22037  df-xms 22418  df-ms 22419  df-tms 22420  df-cncf 22974  df-limc 23935  df-dv 23936  df-dvn 23937  df-cpn 23938

This theorem is referenced by:  c1lip3  24067