Theorem c1lip3 26319

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

Hypotheses

Ref	Expression
c1lip3.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
c1lip3.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
c1lip3.f	⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ ℝ) ∈ ((𝓑C𝑛‘ℝ)‘1))
c1lip3.rn	⊢ (𝜑 → (𝐹 “ ℝ) ⊆ ℝ)
c1lip3.dm	⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ dom 𝐹)

Assertion

Ref	Expression
c1lip3	⊢ (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 c1lip3

Step	Hyp	Ref	Expression
1		c1lip3.a	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
2		c1lip3.b	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
3		c1lip3.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ ℝ) ∈ ((𝓑C𝑛‘ℝ)‘1))
4		df-ima 5664	. . . 4 ⊢ (𝐹 “ ℝ) = ran (𝐹 ↾ ℝ)
5		c1lip3.rn	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐹 “ ℝ) ⊆ ℝ)
6	4, 5	eqsstrrid 3970	. . 3 ⊢ (𝜑 → ran (𝐹 ↾ ℝ) ⊆ ℝ)
7		iccssre 13560	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
8	1, 2, 7	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
9		c1lip3.dm	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ dom 𝐹)
10	8, 9	ssind 4186	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ (ℝ ∩ dom 𝐹))
11		dmres 6003	. . . 4 ⊢ dom (𝐹 ↾ ℝ) = (ℝ ∩ dom 𝐹)
12	10, 11	sseqtrrdi 3972	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ dom (𝐹 ↾ ℝ))
13	1, 2, 3, 6, 12	c1lip2 26318	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(abs‘(((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑦) − ((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥))))
14	8	sseld 3930	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) → 𝑥 ∈ ℝ))
15	8	sseld 3930	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵) → 𝑦 ∈ ℝ))
16	14, 15	anim12d 621	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ)))
17	16	imp 412	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ))
18		fvres 6904	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ ℝ → ((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑦) = (𝐹‘𝑦))
19		fvres 6904	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑥) = (𝐹‘𝑥))
20	18, 19	oveqan12rd 7440	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑦) − ((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑥)) = ((𝐹‘𝑦) − (𝐹‘𝑥)))
21	20	fveq2d 6889	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (abs‘(((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑦) − ((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑥))) = (abs‘((𝐹‘𝑦) − (𝐹‘𝑥))))
22	21	breq1d 5113	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((abs‘(((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑦) − ((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥))) ↔ (abs‘((𝐹‘𝑦) − (𝐹‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥)))))
23	22	biimpd 232	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((abs‘(((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑦) − ((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥))) → (abs‘((𝐹‘𝑦) − (𝐹‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥)))))
24	17, 23	syl 18	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → ((abs‘(((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑦) − ((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥))) → (abs‘((𝐹‘𝑦) − (𝐹‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥)))))
25	24	ralimdvva 3210	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(abs‘(((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑦) − ((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥))) → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(abs‘((𝐹‘𝑦) − (𝐹‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥)))))
26	25	reximdv 3178	. 2 ⊢ (𝜑 → (∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(abs‘(((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑦) − ((𝐹 ↾ ℝ)‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥))) → ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(abs‘((𝐹‘𝑦) − (𝐹‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥)))))
27	13, 26	mpd 16	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑘 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(abs‘((𝐹‘𝑦) − (𝐹‘𝑥))) ≤ (𝑘 · (abs‘(𝑦 − 𝑥))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∈ wcel 2145  ∀wral 3077  ∃wrex 3087   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899   class class class wbr 5103  dom cdm 5651  ran crn 5652   ↾ cres 5653   “ cima 5654  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℝcr 11199  1c1 11201   · cmul 11205   ≤ cle 11344   − cmin 11541  [,]cicc 13479  abscabs 15401  𝓑C^𝑛ccpn 26185

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-mulg 19278  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-cmp 23705  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-cncf 25199  df-limc 26186  df-dv 26187  df-dvn 26188  df-cpn 26189

This theorem is used by:  aalioulem3  26661