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

Theorem dvbdfbdioo 45914
Description: A function on an open interval, with bounded derivative, is bounded. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
dvbdfbdioo.a (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
dvbdfbdioo.b (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
dvbdfbdioo.altb (𝜑𝐴 < 𝐵)
dvbdfbdioo.f (𝜑𝐹:(𝐴(,)𝐵)⟶ℝ)
dvbdfbdioo.dmdv (𝜑 → dom (ℝ D 𝐹) = (𝐴(,)𝐵))
dvbdfbdioo.dvbd (𝜑 → ∃𝑎 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎)
Assertion
Ref Expression
dvbdfbdioo (𝜑 → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝑏)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑎,𝑏,𝑥   𝐵,𝑎,𝑏,𝑥   𝐹,𝑎,𝑏,𝑥   𝜑,𝑎
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑏)

Proof of Theorem dvbdfbdioo
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dvbdfbdioo.f . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:(𝐴(,)𝐵)⟶ℝ)
2 dvbdfbdioo.a . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
32rexrd 11318 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ ℝ*)
4 dvbdfbdioo.b . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
54rexrd 11318 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ∈ ℝ*)
62, 4readdcld 11297 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ)
76rehalfcld 12520 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ ℝ)
8 dvbdfbdioo.altb . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 < 𝐵)
9 avglt1 12511 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴 < 𝐵𝐴 < ((𝐴 + 𝐵) / 2)))
102, 4, 9syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 < 𝐵𝐴 < ((𝐴 + 𝐵) / 2)))
118, 10mpbid 232 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 < ((𝐴 + 𝐵) / 2))
12 avglt2 12512 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴 < 𝐵 ↔ ((𝐴 + 𝐵) / 2) < 𝐵))
132, 4, 12syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 < 𝐵 ↔ ((𝐴 + 𝐵) / 2) < 𝐵))
148, 13mpbid 232 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) < 𝐵)
153, 5, 7, 11, 14eliood 45480 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐴 + 𝐵) / 2) ∈ (𝐴(,)𝐵))
161, 15ffvelcdmd 7112 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2)) ∈ ℝ)
1716recnd 11296 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2)) ∈ ℂ)
1817abscld 15481 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) ∈ ℝ)
1918ad2antrr 726 . . . 4 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → (abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) ∈ ℝ)
20 simplr 769 . . . . 5 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → 𝑎 ∈ ℝ)
214ad2antrr 726 . . . . . 6 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → 𝐵 ∈ ℝ)
222ad2antrr 726 . . . . . 6 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → 𝐴 ∈ ℝ)
2321, 22resubcld 11698 . . . . 5 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → (𝐵𝐴) ∈ ℝ)
2420, 23remulcld 11298 . . . 4 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → (𝑎 · (𝐵𝐴)) ∈ ℝ)
2519, 24readdcld 11297 . . 3 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴))) ∈ ℝ)
268ad2antrr 726 . . . 4 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → 𝐴 < 𝐵)
271ad2antrr 726 . . . 4 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → 𝐹:(𝐴(,)𝐵)⟶ℝ)
28 dvbdfbdioo.dmdv . . . . 5 (𝜑 → dom (ℝ D 𝐹) = (𝐴(,)𝐵))
2928ad2antrr 726 . . . 4 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → dom (ℝ D 𝐹) = (𝐴(,)𝐵))
30 2fveq3 6919 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) = (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
3130breq1d 5161 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → ((abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎 ↔ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ≤ 𝑎))
3231cbvralvw 3237 . . . . . 6 (∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎 ↔ ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ≤ 𝑎)
3332biimpi 216 . . . . 5 (∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎 → ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ≤ 𝑎)
3433adantl 481 . . . 4 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ≤ 𝑎)
35 eqid 2737 . . . 4 ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴))) = ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴)))
3622, 21, 26, 27, 29, 20, 34, 35dvbdfbdioolem2 45913 . . 3 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑦)) ≤ ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴))))
37 2fveq3 6919 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (abs‘(𝐹𝑥)) = (abs‘(𝐹𝑦)))
3837breq1d 5161 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → ((abs‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝑏 ↔ (abs‘(𝐹𝑦)) ≤ 𝑏))
3938cbvralvw 3237 . . . . 5 (∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝑏 ↔ ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑦)) ≤ 𝑏)
40 breq2 5155 . . . . . 6 (𝑏 = ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴))) → ((abs‘(𝐹𝑦)) ≤ 𝑏 ↔ (abs‘(𝐹𝑦)) ≤ ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴)))))
4140ralbidv 3178 . . . . 5 (𝑏 = ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴))) → (∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑦)) ≤ 𝑏 ↔ ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑦)) ≤ ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴)))))
4239, 41bitrid 283 . . . 4 (𝑏 = ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴))) → (∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝑏 ↔ ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑦)) ≤ ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴)))))
4342rspcev 3625 . . 3 ((((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴))) ∈ ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑦)) ≤ ((abs‘(𝐹‘((𝐴 + 𝐵) / 2))) + (𝑎 · (𝐵𝐴)))) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝑏)
4425, 36, 43syl2anc 584 . 2 (((𝜑𝑎 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝑏)
45 dvbdfbdioo.dvbd . 2 (𝜑 → ∃𝑎 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑎)
4644, 45r19.29a 3162 1 (𝜑 → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘(𝐹𝑥)) ≤ 𝑏)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1539  wcel 2108  wral 3061  wrex 3070   class class class wbr 5151  dom cdm 5693  wf 6565  cfv 6569  (class class class)co 7438  cr 11161   + caddc 11165   · cmul 11167   < clt 11302  cle 11303  cmin 11499   / cdiv 11927  2c2 12328  (,)cioo 13393  abscabs 15279   D cdv 25924
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5288  ax-sep 5305  ax-nul 5315  ax-pow 5374  ax-pr 5441  ax-un 7761  ax-cnex 11218  ax-resscn 11219  ax-1cn 11220  ax-icn 11221  ax-addcl 11222  ax-addrcl 11223  ax-mulcl 11224  ax-mulrcl 11225  ax-mulcom 11226  ax-addass 11227  ax-mulass 11228  ax-distr 11229  ax-i2m1 11230  ax-1ne0 11231  ax-1rid 11232  ax-rnegex 11233  ax-rrecex 11234  ax-cnre 11235  ax-pre-lttri 11236  ax-pre-lttrn 11237  ax-pre-ltadd 11238  ax-pre-mulgt0 11239  ax-pre-sup 11240  ax-addf 11241
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3483  df-sbc 3795  df-csb 3912  df-dif 3969  df-un 3971  df-in 3973  df-ss 3983  df-pss 3986  df-nul 4343  df-if 4535  df-pw 4610  df-sn 4635  df-pr 4637  df-tp 4639  df-op 4641  df-uni 4916  df-int 4955  df-iun 5001  df-iin 5002  df-br 5152  df-opab 5214  df-mpt 5235  df-tr 5269  df-id 5587  df-eprel 5593  df-po 5601  df-so 5602  df-fr 5645  df-se 5646  df-we 5647  df-xp 5699  df-rel 5700  df-cnv 5701  df-co 5702  df-dm 5703  df-rn 5704  df-res 5705  df-ima 5706  df-pred 6329  df-ord 6395  df-on 6396  df-lim 6397  df-suc 6398  df-iota 6522  df-fun 6571  df-fn 6572  df-f 6573  df-f1 6574  df-fo 6575  df-f1o 6576  df-fv 6577  df-isom 6578  df-riota 7395  df-ov 7441  df-oprab 7442  df-mpo 7443  df-of 7704  df-om 7895  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-supp 8194  df-frecs 8314  df-wrecs 8345  df-recs 8419  df-rdg 8458  df-1o 8514  df-2o 8515  df-er 8753  df-map 8876  df-pm 8877  df-ixp 8946  df-en 8994  df-dom 8995  df-sdom 8996  df-fin 8997  df-fsupp 9409  df-fi 9458  df-sup 9489  df-inf 9490  df-oi 9557  df-card 9986  df-pnf 11304  df-mnf 11305  df-xr 11306  df-ltxr 11307  df-le 11308  df-sub 11501  df-neg 11502  df-div 11928  df-nn 12274  df-2 12336  df-3 12337  df-4 12338  df-5 12339  df-6 12340  df-7 12341  df-8 12342  df-9 12343  df-n0 12534  df-z 12621  df-dec 12741  df-uz 12886  df-q 12998  df-rp 13042  df-xneg 13161  df-xadd 13162  df-xmul 13163  df-ioo 13397  df-ico 13399  df-icc 13400  df-fz 13554  df-fzo 13701  df-seq 14049  df-exp 14109  df-hash 14376  df-cj 15144  df-re 15145  df-im 15146  df-sqrt 15280  df-abs 15281  df-struct 17190  df-sets 17207  df-slot 17225  df-ndx 17237  df-base 17255  df-ress 17284  df-plusg 17320  df-mulr 17321  df-starv 17322  df-sca 17323  df-vsca 17324  df-ip 17325  df-tset 17326  df-ple 17327  df-ds 17329  df-unif 17330  df-hom 17331  df-cco 17332  df-rest 17478  df-topn 17479  df-0g 17497  df-gsum 17498  df-topgen 17499  df-pt 17500  df-prds 17503  df-xrs 17558  df-qtop 17563  df-imas 17564  df-xps 17566  df-mre 17640  df-mrc 17641  df-acs 17643  df-mgm 18675  df-sgrp 18754  df-mnd 18770  df-submnd 18819  df-mulg 19108  df-cntz 19357  df-cmn 19824  df-psmet 21383  df-xmet 21384  df-met 21385  df-bl 21386  df-mopn 21387  df-fbas 21388  df-fg 21389  df-cnfld 21392  df-top 22925  df-topon 22942  df-topsp 22964  df-bases 22978  df-cld 23052  df-ntr 23053  df-cls 23054  df-nei 23131  df-lp 23169  df-perf 23170  df-cn 23260  df-cnp 23261  df-haus 23348  df-cmp 23420  df-tx 23595  df-hmeo 23788  df-fil 23879  df-fm 23971  df-flim 23972  df-flf 23973  df-xms 24355  df-ms 24356  df-tms 24357  df-cncf 24929  df-limc 25927  df-dv 25928
This theorem is referenced by:  ioodvbdlimc1lem2  45916  ioodvbdlimc2lem  45918
  Copyright terms: Public domain W3C validator