Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  cncmpmax Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cncmpmax 45010
Description: When the hypothesis for the extreme value theorem hold, then the sup of the range of the function belongs to the range, it is real and it an upper bound of the range. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
cncmpmax.1 𝑇 = 𝐽
cncmpmax.2 𝐾 = (topGen‘ran (,))
cncmpmax.3 (𝜑𝐽 ∈ Comp)
cncmpmax.4 (𝜑𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
cncmpmax.5 (𝜑𝑇 ≠ ∅)
Assertion
Ref Expression
cncmpmax (𝜑 → (sup(ran 𝐹, ℝ, < ) ∈ ran 𝐹 ∧ sup(ran 𝐹, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ sup(ran 𝐹, ℝ, < )))
Distinct variable groups:   𝑡,𝐹   𝑡,𝑇   𝜑,𝑡   𝑡,𝐽   𝑡,𝐾

Proof of Theorem cncmpmax
Dummy variables 𝑠 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cncmpmax.1 . . 3 𝑇 = 𝐽
2 cncmpmax.2 . . 3 𝐾 = (topGen‘ran (,))
3 cncmpmax.3 . . 3 (𝜑𝐽 ∈ Comp)
4 cncmpmax.4 . . 3 (𝜑𝐹 ∈ (𝐽 Cn 𝐾))
5 cncmpmax.5 . . 3 (𝜑𝑇 ≠ ∅)
61, 2, 3, 4, 5evth 24874 . 2 (𝜑 → ∃𝑥𝑇𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))
7 eqid 2729 . . . . . . . . 9 (𝐽 Cn 𝐾) = (𝐽 Cn 𝐾)
82, 1, 7, 4fcnre 45003 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:𝑇⟶ℝ)
98frnd 6664 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
109adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
118ffund 6660 . . . . . . . . 9 (𝜑 → Fun 𝐹)
1211adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝑇) → Fun 𝐹)
13 simpr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥𝑇) → 𝑥𝑇)
148adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥𝑇) → 𝐹:𝑇⟶ℝ)
1514fdmd 6666 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥𝑇) → dom 𝐹 = 𝑇)
1613, 15eleqtrrd 2831 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝑇) → 𝑥 ∈ dom 𝐹)
17 fvelrn 7014 . . . . . . . 8 ((Fun 𝐹𝑥 ∈ dom 𝐹) → (𝐹𝑥) ∈ ran 𝐹)
1812, 16, 17syl2anc 584 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝑇) → (𝐹𝑥) ∈ ran 𝐹)
1918adantrr 717 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) → (𝐹𝑥) ∈ ran 𝐹)
20 ffn 6656 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹:𝑇⟶ℝ → 𝐹 Fn 𝑇)
21 fvelrnb 6887 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹 Fn 𝑇 → (𝑦 ∈ ran 𝐹 ↔ ∃𝑠𝑇 (𝐹𝑠) = 𝑦))
228, 20, 213syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑦 ∈ ran 𝐹 ↔ ∃𝑠𝑇 (𝐹𝑠) = 𝑦))
2322biimpa 476 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑦 ∈ ran 𝐹) → ∃𝑠𝑇 (𝐹𝑠) = 𝑦)
24 df-rex 3054 . . . . . . . . . . 11 (∃𝑠𝑇 (𝐹𝑠) = 𝑦 ↔ ∃𝑠(𝑠𝑇 ∧ (𝐹𝑠) = 𝑦))
2523, 24sylib 218 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑦 ∈ ran 𝐹) → ∃𝑠(𝑠𝑇 ∧ (𝐹𝑠) = 𝑦))
2625adantlr 715 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥)) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) → ∃𝑠(𝑠𝑇 ∧ (𝐹𝑠) = 𝑦))
27 simprr 772 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥)) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) ∧ (𝑠𝑇 ∧ (𝐹𝑠) = 𝑦)) → (𝐹𝑠) = 𝑦)
28 simpllr 775 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥)) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) ∧ (𝑠𝑇 ∧ (𝐹𝑠) = 𝑦)) → ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))
29 simprl 770 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥)) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) ∧ (𝑠𝑇 ∧ (𝐹𝑠) = 𝑦)) → 𝑠𝑇)
30 fveq2 6826 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑡 = 𝑠 → (𝐹𝑡) = (𝐹𝑠))
3130breq1d 5105 . . . . . . . . . . . 12 (𝑡 = 𝑠 → ((𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑠) ≤ (𝐹𝑥)))
3231rspccva 3578 . . . . . . . . . . 11 ((∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥) ∧ 𝑠𝑇) → (𝐹𝑠) ≤ (𝐹𝑥))
3328, 29, 32syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥)) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) ∧ (𝑠𝑇 ∧ (𝐹𝑠) = 𝑦)) → (𝐹𝑠) ≤ (𝐹𝑥))
3427, 33eqbrtrrd 5119 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥)) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) ∧ (𝑠𝑇 ∧ (𝐹𝑠) = 𝑦)) → 𝑦 ≤ (𝐹𝑥))
3526, 34exlimddv 1935 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥)) ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) → 𝑦 ≤ (𝐹𝑥))
3635ralrimiva 3121 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥)) → ∀𝑦 ∈ ran 𝐹 𝑦 ≤ (𝐹𝑥))
3736adantrl 716 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) → ∀𝑦 ∈ ran 𝐹 𝑦 ≤ (𝐹𝑥))
38 ubelsupr 44998 . . . . . 6 ((ran 𝐹 ⊆ ℝ ∧ (𝐹𝑥) ∈ ran 𝐹 ∧ ∀𝑦 ∈ ran 𝐹 𝑦 ≤ (𝐹𝑥)) → (𝐹𝑥) = sup(ran 𝐹, ℝ, < ))
3910, 19, 37, 38syl3anc 1373 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) → (𝐹𝑥) = sup(ran 𝐹, ℝ, < ))
4039eqcomd 2735 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) → sup(ran 𝐹, ℝ, < ) = (𝐹𝑥))
4140, 19eqeltrd 2828 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) → sup(ran 𝐹, ℝ, < ) ∈ ran 𝐹)
4210, 41sseldd 3938 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) → sup(ran 𝐹, ℝ, < ) ∈ ℝ)
43 simplrr 777 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) ∧ 𝑠𝑇) → ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))
4443, 32sylancom 588 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) ∧ 𝑠𝑇) → (𝐹𝑠) ≤ (𝐹𝑥))
4540adantr 480 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) ∧ 𝑠𝑇) → sup(ran 𝐹, ℝ, < ) = (𝐹𝑥))
4644, 45breqtrrd 5123 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) ∧ 𝑠𝑇) → (𝐹𝑠) ≤ sup(ran 𝐹, ℝ, < ))
4746ralrimiva 3121 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) → ∀𝑠𝑇 (𝐹𝑠) ≤ sup(ran 𝐹, ℝ, < ))
4830breq1d 5105 . . . . 5 (𝑡 = 𝑠 → ((𝐹𝑡) ≤ sup(ran 𝐹, ℝ, < ) ↔ (𝐹𝑠) ≤ sup(ran 𝐹, ℝ, < )))
4948cbvralvw 3207 . . . 4 (∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ sup(ran 𝐹, ℝ, < ) ↔ ∀𝑠𝑇 (𝐹𝑠) ≤ sup(ran 𝐹, ℝ, < ))
5047, 49sylibr 234 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) → ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ sup(ran 𝐹, ℝ, < ))
5141, 42, 503jca 1128 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑇 ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ (𝐹𝑥))) → (sup(ran 𝐹, ℝ, < ) ∈ ran 𝐹 ∧ sup(ran 𝐹, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ sup(ran 𝐹, ℝ, < )))
526, 51rexlimddv 3136 1 (𝜑 → (sup(ran 𝐹, ℝ, < ) ∈ ran 𝐹 ∧ sup(ran 𝐹, ℝ, < ) ∈ ℝ ∧ ∀𝑡𝑇 (𝐹𝑡) ≤ sup(ran 𝐹, ℝ, < )))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1086   = wceq 1540  wex 1779  wcel 2109  wne 2925  wral 3044  wrex 3053  wss 3905  c0 4286   cuni 4861   class class class wbr 5095  dom cdm 5623  ran crn 5624  Fun wfun 6480   Fn wfn 6481  wf 6482  cfv 6486  (class class class)co 7353  supcsup 9349  cr 11027   < clt 11168  cle 11169  (,)cioo 13266  topGenctg 17359   Cn ccn 23127  Compccmp 23289
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7675  ax-cnex 11084  ax-resscn 11085  ax-1cn 11086  ax-icn 11087  ax-addcl 11088  ax-addrcl 11089  ax-mulcl 11090  ax-mulrcl 11091  ax-mulcom 11092  ax-addass 11093  ax-mulass 11094  ax-distr 11095  ax-i2m1 11096  ax-1ne0 11097  ax-1rid 11098  ax-rnegex 11099  ax-rrecex 11100  ax-cnre 11101  ax-pre-lttri 11102  ax-pre-lttrn 11103  ax-pre-ltadd 11104  ax-pre-mulgt0 11105  ax-pre-sup 11106
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3345  df-reu 3346  df-rab 3397  df-v 3440  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4479  df-pw 4555  df-sn 4580  df-pr 4582  df-tp 4584  df-op 4586  df-uni 4862  df-int 4900  df-iun 4946  df-iin 4947  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5518  df-eprel 5523  df-po 5531  df-so 5532  df-fr 5576  df-se 5577  df-we 5578  df-xp 5629  df-rel 5630  df-cnv 5631  df-co 5632  df-dm 5633  df-rn 5634  df-res 5635  df-ima 5636  df-pred 6253  df-ord 6314  df-on 6315  df-lim 6316  df-suc 6317  df-iota 6442  df-fun 6488  df-fn 6489  df-f 6490  df-f1 6491  df-fo 6492  df-f1o 6493  df-fv 6494  df-isom 6495  df-riota 7310  df-ov 7356  df-oprab 7357  df-mpo 7358  df-of 7617  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-supp 8101  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-1o 8395  df-2o 8396  df-er 8632  df-map 8762  df-ixp 8832  df-en 8880  df-dom 8881  df-sdom 8882  df-fin 8883  df-fsupp 9271  df-fi 9320  df-sup 9351  df-inf 9352  df-oi 9421  df-card 9854  df-pnf 11170  df-mnf 11171  df-xr 11172  df-ltxr 11173  df-le 11174  df-sub 11367  df-neg 11368  df-div 11796  df-nn 12147  df-2 12209  df-3 12210  df-4 12211  df-5 12212  df-6 12213  df-7 12214  df-8 12215  df-9 12216  df-n0 12403  df-z 12490  df-dec 12610  df-uz 12754  df-q 12868  df-rp 12912  df-xneg 13032  df-xadd 13033  df-xmul 13034  df-ioo 13270  df-icc 13273  df-fz 13429  df-fzo 13576  df-seq 13927  df-exp 13987  df-hash 14256  df-cj 15024  df-re 15025  df-im 15026  df-sqrt 15160  df-abs 15161  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17139  df-ress 17160  df-plusg 17192  df-mulr 17193  df-starv 17194  df-sca 17195  df-vsca 17196  df-ip 17197  df-tset 17198  df-ple 17199  df-ds 17201  df-unif 17202  df-hom 17203  df-cco 17204  df-rest 17344  df-topn 17345  df-0g 17363  df-gsum 17364  df-topgen 17365  df-pt 17366  df-prds 17369  df-xrs 17424  df-qtop 17429  df-imas 17430  df-xps 17432  df-mre 17506  df-mrc 17507  df-acs 17509  df-mgm 18532  df-sgrp 18611  df-mnd 18627  df-submnd 18676  df-mulg 18965  df-cntz 19214  df-cmn 19679  df-psmet 21271  df-xmet 21272  df-met 21273  df-bl 21274  df-mopn 21275  df-cnfld 21280  df-top 22797  df-topon 22814  df-topsp 22836  df-bases 22849  df-cn 23130  df-cnp 23131  df-cmp 23290  df-tx 23465  df-hmeo 23658  df-xms 24224  df-ms 24225  df-tms 24226
This theorem is referenced by:  stoweidlem36  46018
  Copyright terms: Public domain W3C validator