MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  c1lip2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem c1lip2 25515
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 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ ℝ)
c1lip2.b (πœ‘ β†’ 𝐡 ∈ ℝ)
c1lip2.f (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜1))
c1lip2.rn (πœ‘ β†’ ran 𝐹 βŠ† ℝ)
c1lip2.dm (πœ‘ β†’ (𝐴[,]𝐡) βŠ† dom 𝐹)
Assertion
Ref Expression
c1lip2 (πœ‘ β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘₯ ∈ (𝐴[,]𝐡)βˆ€π‘¦ ∈ (𝐴[,]𝐡)(absβ€˜((πΉβ€˜π‘¦) βˆ’ (πΉβ€˜π‘₯))) ≀ (π‘˜ Β· (absβ€˜(𝑦 βˆ’ π‘₯))))
Distinct variable groups:   πœ‘,π‘₯,𝑦,π‘˜   π‘₯,𝐴,𝑦,π‘˜   π‘₯,𝐡,𝑦,π‘˜   π‘₯,𝐹,𝑦,π‘˜

Proof of Theorem c1lip2
StepHypRef Expression
1 c1lip2.a . 2 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ ℝ)
2 c1lip2.b . 2 (πœ‘ β†’ 𝐡 ∈ ℝ)
3 c1lip2.f . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜1))
4 ax-resscn 11167 . . . . 5 ℝ βŠ† β„‚
5 1nn0 12488 . . . . 5 1 ∈ β„•0
6 elcpn 25451 . . . . 5 ((ℝ βŠ† β„‚ ∧ 1 ∈ β„•0) β†’ (𝐹 ∈ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜1) ↔ (𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ) ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜1) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚))))
74, 5, 6mp2an 691 . . . 4 (𝐹 ∈ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜1) ↔ (𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ) ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜1) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚)))
87simplbi 499 . . 3 (𝐹 ∈ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜1) β†’ 𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ))
93, 8syl 17 . 2 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ))
10 c1lip2.dm . . 3 (πœ‘ β†’ (𝐴[,]𝐡) βŠ† dom 𝐹)
11 pmfun 8841 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ) β†’ Fun 𝐹)
129, 11syl 17 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ Fun 𝐹)
1312funfnd 6580 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ 𝐹 Fn dom 𝐹)
14 c1lip2.rn . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ ran 𝐹 βŠ† ℝ)
15 df-f 6548 . . . . . . 7 (𝐹:dom πΉβŸΆβ„ ↔ (𝐹 Fn dom 𝐹 ∧ ran 𝐹 βŠ† ℝ))
1613, 14, 15sylanbrc 584 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ 𝐹:dom πΉβŸΆβ„)
17 cnex 11191 . . . . . . . . 9 β„‚ ∈ V
18 reex 11201 . . . . . . . . 9 ℝ ∈ V
1917, 18elpm2 8868 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ) ↔ (𝐹:dom πΉβŸΆβ„‚ ∧ dom 𝐹 βŠ† ℝ))
2019simprbi 498 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ) β†’ dom 𝐹 βŠ† ℝ)
219, 20syl 17 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ dom 𝐹 βŠ† ℝ)
22 dvfre 25468 . . . . . 6 ((𝐹:dom πΉβŸΆβ„ ∧ dom 𝐹 βŠ† ℝ) β†’ (ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)βŸΆβ„)
2316, 21, 22syl2anc 585 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)βŸΆβ„)
24 0p1e1 12334 . . . . . . . . . . 11 (0 + 1) = 1
2524fveq2i 6895 . . . . . . . . . 10 ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜(0 + 1)) = ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜1)
26 0nn0 12487 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ β„•0
27 dvnp1 25442 . . . . . . . . . . . 12 ((ℝ βŠ† β„‚ ∧ 𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ) ∧ 0 ∈ β„•0) β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜(0 + 1)) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0)))
284, 26, 27mp3an13 1453 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ) β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜(0 + 1)) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0)))
299, 28syl 17 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜(0 + 1)) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0)))
3025, 29eqtr3id 2787 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜1) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0)))
31 dvn0 25441 . . . . . . . . . . 11 ((ℝ βŠ† β„‚ ∧ 𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ)) β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0) = 𝐹)
324, 9, 31sylancr 588 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0) = 𝐹)
3332oveq2d 7425 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0)) = (ℝ D 𝐹))
3430, 33eqtrd 2773 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜1) = (ℝ D 𝐹))
357simprbi 498 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜1) β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜1) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚))
363, 35syl 17 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜1) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚))
3734, 36eqeltrrd 2835 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚))
38 cncff 24409 . . . . . . 7 ((ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚) β†’ (ℝ D 𝐹):dom πΉβŸΆβ„‚)
39 fdm 6727 . . . . . . 7 ((ℝ D 𝐹):dom πΉβŸΆβ„‚ β†’ dom (ℝ D 𝐹) = dom 𝐹)
4037, 38, 393syl 18 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ dom (ℝ D 𝐹) = dom 𝐹)
4140feq2d 6704 . . . . 5 (πœ‘ β†’ ((ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)βŸΆβ„ ↔ (ℝ D 𝐹):dom πΉβŸΆβ„))
4223, 41mpbid 231 . . . 4 (πœ‘ β†’ (ℝ D 𝐹):dom πΉβŸΆβ„)
43 cncfcdm 24414 . . . . 5 ((ℝ βŠ† β„‚ ∧ (ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚)) β†’ ((ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) ↔ (ℝ D 𝐹):dom πΉβŸΆβ„))
444, 37, 43sylancr 588 . . . 4 (πœ‘ β†’ ((ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) ↔ (ℝ D 𝐹):dom πΉβŸΆβ„))
4542, 44mpbird 257 . . 3 (πœ‘ β†’ (ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ))
46 rescncf 24413 . . 3 ((𝐴[,]𝐡) βŠ† dom 𝐹 β†’ ((ℝ D 𝐹) ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) β†’ ((ℝ D 𝐹) β†Ύ (𝐴[,]𝐡)) ∈ ((𝐴[,]𝐡)–cn→ℝ)))
4710, 45, 46sylc 65 . 2 (πœ‘ β†’ ((ℝ D 𝐹) β†Ύ (𝐴[,]𝐡)) ∈ ((𝐴[,]𝐡)–cn→ℝ))
4818prid1 4767 . . . . . . . . 9 ℝ ∈ {ℝ, β„‚}
49 1eluzge0 12876 . . . . . . . . 9 1 ∈ (β„€β‰₯β€˜0)
50 cpnord 25452 . . . . . . . . 9 ((ℝ ∈ {ℝ, β„‚} ∧ 0 ∈ β„•0 ∧ 1 ∈ (β„€β‰₯β€˜0)) β†’ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜1) βŠ† ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜0))
5148, 26, 49, 50mp3an 1462 . . . . . . . 8 ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜1) βŠ† ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜0)
5251, 3sselid 3981 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜0))
53 elcpn 25451 . . . . . . . . 9 ((ℝ βŠ† β„‚ ∧ 0 ∈ β„•0) β†’ (𝐹 ∈ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜0) ↔ (𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ) ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚))))
544, 26, 53mp2an 691 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜0) ↔ (𝐹 ∈ (β„‚ ↑pm ℝ) ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚)))
5554simprbi 498 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ ((𝓑Cπ‘›β€˜β„)β€˜0) β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚))
5652, 55syl 17 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ ((ℝ D𝑛 𝐹)β€˜0) ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚))
5732, 56eqeltrrd 2835 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚))
58 cncfcdm 24414 . . . . 5 ((ℝ βŠ† β„‚ ∧ 𝐹 ∈ (dom 𝐹–cnβ†’β„‚)) β†’ (𝐹 ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) ↔ 𝐹:dom πΉβŸΆβ„))
594, 57, 58sylancr 588 . . . 4 (πœ‘ β†’ (𝐹 ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) ↔ 𝐹:dom πΉβŸΆβ„))
6016, 59mpbird 257 . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ))
61 rescncf 24413 . . 3 ((𝐴[,]𝐡) βŠ† dom 𝐹 β†’ (𝐹 ∈ (dom 𝐹–cn→ℝ) β†’ (𝐹 β†Ύ (𝐴[,]𝐡)) ∈ ((𝐴[,]𝐡)–cn→ℝ)))
6210, 60, 61sylc 65 . 2 (πœ‘ β†’ (𝐹 β†Ύ (𝐴[,]𝐡)) ∈ ((𝐴[,]𝐡)–cn→ℝ))
631, 2, 9, 47, 62c1lip1 25514 1 (πœ‘ β†’ βˆƒπ‘˜ ∈ ℝ βˆ€π‘₯ ∈ (𝐴[,]𝐡)βˆ€π‘¦ ∈ (𝐴[,]𝐡)(absβ€˜((πΉβ€˜π‘¦) βˆ’ (πΉβ€˜π‘₯))) ≀ (π‘˜ Β· (absβ€˜(𝑦 βˆ’ π‘₯))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 397   = wceq 1542   ∈ wcel 2107  βˆ€wral 3062  βˆƒwrex 3071   βŠ† wss 3949  {cpr 4631   class class class wbr 5149  dom cdm 5677  ran crn 5678   β†Ύ cres 5679  Fun wfun 6538   Fn wfn 6539  βŸΆwf 6540  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409   ↑pm cpm 8821  β„‚cc 11108  β„cr 11109  0cc0 11110  1c1 11111   + caddc 11113   Β· cmul 11115   ≀ cle 11249   βˆ’ cmin 11444  β„•0cn0 12472  β„€β‰₯cuz 12822  [,]cicc 13327  abscabs 15181  β€“cnβ†’ccncf 24392   D cdv 25380   D𝑛 cdvn 25381  π“‘C𝑛ccpn 25382
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-inf2 9636  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188  ax-addf 11189  ax-mulf 11190
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-tp 4634  df-op 4636  df-uni 4910  df-int 4952  df-iun 5000  df-iin 5001  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-se 5633  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-isom 6553  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-of 7670  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-supp 8147  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-1o 8466  df-2o 8467  df-er 8703  df-map 8822  df-pm 8823  df-ixp 8892  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9362  df-fi 9406  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9505  df-card 9934  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-4 12277  df-5 12278  df-6 12279  df-7 12280  df-8 12281  df-9 12282  df-n0 12473  df-z 12559  df-dec 12678  df-uz 12823  df-q 12933  df-rp 12975  df-xneg 13092  df-xadd 13093  df-xmul 13094  df-ioo 13328  df-ico 13330  df-icc 13331  df-fz 13485  df-fzo 13628  df-seq 13967  df-exp 14028  df-hash 14291  df-cj 15046  df-re 15047  df-im 15048  df-sqrt 15182  df-abs 15183  df-struct 17080  df-sets 17097  df-slot 17115  df-ndx 17127  df-base 17145  df-ress 17174  df-plusg 17210  df-mulr 17211  df-starv 17212  df-sca 17213  df-vsca 17214  df-ip 17215  df-tset 17216  df-ple 17217  df-ds 17219  df-unif 17220  df-hom 17221  df-cco 17222  df-rest 17368  df-topn 17369  df-0g 17387  df-gsum 17388  df-topgen 17389  df-pt 17390  df-prds 17393  df-xrs 17448  df-qtop 17453  df-imas 17454  df-xps 17456  df-mre 17530  df-mrc 17531  df-acs 17533  df-mgm 18561  df-sgrp 18610  df-mnd 18626  df-submnd 18672  df-mulg 18951  df-cntz 19181  df-cmn 19650  df-psmet 20936  df-xmet 20937  df-met 20938  df-bl 20939  df-mopn 20940  df-fbas 20941  df-fg 20942  df-cnfld 20945  df-top 22396  df-topon 22413  df-topsp 22435  df-bases 22449  df-cld 22523  df-ntr 22524  df-cls 22525  df-nei 22602  df-lp 22640  df-perf 22641  df-cn 22731  df-cnp 22732  df-haus 22819  df-cmp 22891  df-tx 23066  df-hmeo 23259  df-fil 23350  df-fm 23442  df-flim 23443  df-flf 23444  df-xms 23826  df-ms 23827  df-tms 23828  df-cncf 24394  df-limc 25383  df-dv 25384  df-dvn 25385  df-cpn 25386
This theorem is referenced by:  c1lip3  25516
  Copyright terms: Public domain W3C validator