MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dveq0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dveq0 26313
Description: If a continuous function has zero derivative at all points on the interior of a closed interval, then it must be a constant function. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Sep-2014.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 3-Mar-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
dveq0.a (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
dveq0.b (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
dveq0.c (𝜑 → 𝐹 ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℂ))
dveq0.d (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = ((𝐴(,)𝐵) × {0}))
Assertion
Ref Expression
dveq0 (𝜑 → 𝐹 = ((𝐴[,]𝐵) × {(𝐹‘𝐴)}))

Proof of Theorem dveq0
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dveq0.c . . . 4 (𝜑 → 𝐹 ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℂ))
2 cncff 25207 . . . 4 (𝐹 ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℂ) → 𝐹:(𝐴[,]𝐵)⟶ℂ)
31, 2syl 18 . . 3 (𝜑 → 𝐹:(𝐴[,]𝐵)⟶ℂ)
43ffnd 6708 . 2 (𝜑 → 𝐹 Fn (𝐴[,]𝐵))
5 fvex 6896 . . 3 (𝐹‘𝐴) ∈ V
6 fnconstg 6768 . . 3 ((𝐹‘𝐴) ∈ V → ((𝐴[,]𝐵) × {(𝐹‘𝐴)}) Fn (𝐴[,]𝐵))
75, 6mp1i 14 . 2 (𝜑 → ((𝐴[,]𝐵) × {(𝐹‘𝐴)}) Fn (𝐴[,]𝐵))
85fvconst2 7208 . . . 4 (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (((𝐴[,]𝐵) × {(𝐹‘𝐴)})‘𝑥) = (𝐹‘𝐴))
98adantl 487 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (((𝐴[,]𝐵) × {(𝐹‘𝐴)})‘𝑥) = (𝐹‘𝐴))
103adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝐹:(𝐴[,]𝐵)⟶ℂ)
11 dveq0.a . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
1211adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝐴 ∈ ℝ)
1312rexrd 11352 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝐴 ∈ ℝ*)
14 dveq0.b . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
1514adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝐵 ∈ ℝ)
1615rexrd 11352 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝐵 ∈ ℝ*)
17 elicc2 13535 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ≤ 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐵)))
1811, 14, 17syl2anc 596 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ≤ 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐵)))
1918biimpa 482 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ≤ 𝑥 ∧ 𝑥 ≤ 𝐵))
2019simp1d 1160 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝑥 ∈ ℝ)
2119simp2d 1161 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝐴 ≤ 𝑥)
2219simp3d 1162 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝑥 ≤ 𝐵)
2312, 20, 15, 21, 22letrd 11460 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝐴 ≤ 𝐵)
24 lbicc2 13588 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
2513, 16, 23, 24syl3anc 1398 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
2610, 25ffvelcdmd 7083 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝐴) ∈ ℂ)
273ffvelcdmda 7082 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℂ)
2826, 27subcld 11662 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → ((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥)) ∈ ℂ)
29 simpr 490 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵))
3025, 29jca 521 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)))
31 dveq0.d . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = ((𝐴(,)𝐵) × {0}))
3231dmeqd 5887 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → dom (ℝ D 𝐹) = dom ((𝐴(,)𝐵) × {0}))
33 c0ex 11293 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ V
3433snnz 4737 . . . . . . . . . . 11 {0} ≠ ∅
35 dmxp 5911 . . . . . . . . . . 11 ({0} ≠ ∅ → dom ((𝐴(,)𝐵) × {0}) = (𝐴(,)𝐵))
3634, 35ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 dom ((𝐴(,)𝐵) × {0}) = (𝐴(,)𝐵)
3732, 36eqtrdi 2812 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (ℝ D 𝐹) = (𝐴(,)𝐵))
38 0red 11304 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
3931fveq1d 6885 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) = (((𝐴(,)𝐵) × {0})‘𝑦))
4033fvconst2 7208 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) → (((𝐴(,)𝐵) × {0})‘𝑦) = 0)
4139, 40sylan9eq 2816 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) = 0)
4241abs00bd 15451 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) = 0)
43 0le0 12437 . . . . . . . . . 10 0 ≤ 0
4442, 43eqbrtrdi 5144 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ≤ 0)
4511, 14, 1, 37, 38, 44dvlip 26306 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵))) → (abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))) ≤ (0 · (abs‘(𝐴 − 𝑥))))
4630, 45syldan 603 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))) ≤ (0 · (abs‘(𝐴 − 𝑥))))
4712recnd 11330 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝐴 ∈ ℂ)
4820recnd 11330 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 𝑥 ∈ ℂ)
4947, 48subcld 11662 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐴 − 𝑥) ∈ ℂ)
5049abscld 15599 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (abs‘(𝐴 − 𝑥)) ∈ ℝ)
5150recnd 11330 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (abs‘(𝐴 − 𝑥)) ∈ ℂ)
5251mul02d 11501 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (0 · (abs‘(𝐴 − 𝑥))) = 0)
5346, 52breqtrd 5131 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))) ≤ 0)
5428absge0d 15607 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → 0 ≤ (abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))))
5528abscld 15599 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))) ∈ ℝ)
56 0re 11303 . . . . . . 7 0 ∈ ℝ
57 letri3 11388 . . . . . . 7 (((abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → ((abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))) = 0 ↔ ((abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))) ≤ 0 ∧ 0 ≤ (abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))))))
5855, 56, 57sylancl 598 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → ((abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))) = 0 ↔ ((abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))) ≤ 0 ∧ 0 ≤ (abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))))))
5953, 54, 58mpbir2and 726 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (abs‘((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥))) = 0)
6028, 59abs00d 15609 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → ((𝐹‘𝐴) − (𝐹‘𝑥)) = 0)
6126, 27, 60subeq0d 11671 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝐴) = (𝐹‘𝑥))
629, 61eqtr2d 2797 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝑥) = (((𝐴[,]𝐵) × {(𝐹‘𝐴)})‘𝑥))
634, 7, 62eqfnfvd 7030 1 (𝜑 → 𝐹 = ((𝐴[,]𝐵) × {(𝐹‘𝐴)}))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  Vcvv 3451  ∅c0 4279  {csn 4584   class class class wbr 5103   × cxp 5649  dom cdm 5651   Fn wfn 6532  ⟶wf 6533  ‘cfv 6537  (class class class)co 7418  ℂcc 11191  ℝcr 11192  0cc0 11193   · cmul 11198  ℝ*cxr 11335   ≤ cle 11337   − cmin 11534  (,)cioo 13469  [,]cicc 13472  abscabs 15394  –cn→ccncf 25190   D cdv 26176
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 7749  ax-cnex 11249  ax-resscn 11250  ax-1cn 11251  ax-icn 11252  ax-addcl 11253  ax-addrcl 11254  ax-mulcl 11255  ax-mulrcl 11256  ax-mulcom 11257  ax-addass 11258  ax-mulass 11259  ax-distr 11260  ax-i2m1 11261  ax-1ne0 11262  ax-1rid 11263  ax-rnegex 11264  ax-rrecex 11265  ax-cnre 11266  ax-pre-lttri 11267  ax-pre-lttrn 11268  ax-pre-ltadd 11269  ax-pre-mulgt0 11270  ax-pre-sup 11271  ax-addf 11272
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 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7375  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-of 7691  df-om 7876  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-supp 8171  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8469  df-2o 8470  df-er 8710  df-map 8842  df-pm 8843  df-ixp 8919  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-fin 8970  df-fsupp 9347  df-fi 9396  df-sup 9427  df-inf 9428  df-oi 9497  df-card 10013  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-xr 11340  df-ltxr 11341  df-le 11342  df-sub 11536  df-neg 11537  df-div 11967  df-nn 12329  df-2 12398  df-3 12399  df-4 12400  df-5 12401  df-6 12402  df-7 12403  df-8 12404  df-9 12405  df-n0 12600  df-z 12687  df-dec 12808  df-uz 12959  df-q 13069  df-rp 13114  df-xneg 13234  df-xadd 13235  df-xmul 13236  df-ioo 13473  df-ico 13475  df-icc 13476  df-fz 13633  df-fzo 13782  df-seq 14138  df-exp 14198  df-hash 14468  df-cj 15259  df-re 15260  df-im 15261  df-sqrt 15395  df-abs 15396  df-struct 17318  df-sets 17335  df-slot 17353  df-ndx 17365  df-base 17381  df-ress 17402  df-plusg 17434  df-mulr 17435  df-starv 17436  df-sca 17437  df-vsca 17438  df-ip 17439  df-tset 17440  df-ple 17441  df-ds 17443  df-unif 17444  df-hom 17445  df-cco 17446  df-rest 17586  df-topn 17587  df-0g 17605  df-gsum 17606  df-topgen 17607  df-pt 17608  df-prds 17611  df-xrs 17667  df-qtop 17672  df-imas 17673  df-xps 17675  df-mre 17749  df-mrc 17750  df-acs 17752  df-mgm 18809  df-sgrp 18901  df-mnd 18917  df-submnd 18972  df-mulg 19271  df-cntz 19524  df-cmn 19989  df-psmet 21663  df-xmet 21664  df-met 21665  df-bl 21666  df-mopn 21667  df-fbas 21668  df-fg 21669  df-cnfld 21672  df-top 23205  df-topon 23222  df-topsp 23244  df-bases 23257  df-cld 23330  df-ntr 23331  df-cls 23332  df-nei 23409  df-lp 23447  df-perf 23448  df-cn 23538  df-cnp 23539  df-haus 23626  df-cmp 23698  df-tx 23874  df-hmeo 24067  df-fil 24158  df-fm 24250  df-flim 24251  df-flf 24252  df-xms 24632  df-ms 24633  df-tms 24634  df-cncf 25192  df-limc 26179  df-dv 26180
This theorem is used by:  ftc2  26357  ftc2nc  38600
  Copyright terms: Public domain W3C validator