Theorem dvferm 25740

Description: Fermat's theorem on stationary points. A point 𝑈 which is a local maximum has derivative equal to zero. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Sep-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
dvferm.a	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶ℝ)
dvferm.b	⊢ (𝜑 → 𝑋 ⊆ ℝ)
dvferm.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (𝐴(,)𝐵))
dvferm.s	⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝑋)
dvferm.d	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ dom (ℝ D 𝐹))
dvferm.r	⊢ (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑈))

Assertion

Ref	Expression
dvferm	⊢ (𝜑 → ((ℝ D 𝐹)‘𝑈) = 0)

Distinct variable groups:   𝑦,𝐴   𝑦,𝐵   𝑦,𝐹   𝑦,𝑈   𝑦,𝑋   𝜑,𝑦

Proof of Theorem dvferm

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dvferm.a	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶ℝ)
2		dvferm.b	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ⊆ ℝ)
3		dvferm.u	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (𝐴(,)𝐵))
4		dvferm.s	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝑋)
5		dvferm.d	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ dom (ℝ D 𝐹))
6		ne0i 4333	. . . . . . 7 ⊢ (𝑈 ∈ (𝐴(,)𝐵) → (𝐴(,)𝐵) ≠ ∅)
7		ndmioo 13355	. . . . . . . 8 ⊢ (¬ (𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → (𝐴(,)𝐵) = ∅)
8	7	necon1ai 2966	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴(,)𝐵) ≠ ∅ → (𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*))
9	3, 6, 8	3syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*))
10	9	simpld 493	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ*)
11		ioossre 13389	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ⊆ ℝ
12	11, 3	sselid 3979	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
13	12	rexrd 11268	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ*)
14		eliooord 13387	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ (𝐴(,)𝐵) → (𝐴 < 𝑈 ∧ 𝑈 < 𝐵))
15	3, 14	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐴 < 𝑈 ∧ 𝑈 < 𝐵))
16	15	simpld 493	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝑈)
17	10, 13, 16	xrltled 13133	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝑈)
18		iooss1 13363	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝑈) → (𝑈(,)𝐵) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
19	10, 17, 18	syl2anc 582	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑈(,)𝐵) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
20		dvferm.r	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑈))
21		ssralv 4049	. . . 4 ⊢ ((𝑈(,)𝐵) ⊆ (𝐴(,)𝐵) → (∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑈) → ∀𝑦 ∈ (𝑈(,)𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑈)))
22	19, 20, 21	sylc 65	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (𝑈(,)𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑈))
23	1, 2, 3, 4, 5, 22	dvferm1 25737	. 2 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D 𝐹)‘𝑈) ≤ 0)
24	9	simprd 494	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
25	15	simprd 494	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑈 < 𝐵)
26	13, 24, 25	xrltled 13133	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ≤ 𝐵)
27		iooss2 13364	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝑈 ≤ 𝐵) → (𝐴(,)𝑈) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
28	24, 26, 27	syl2anc 582	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝑈) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
29		ssralv 4049	. . . 4 ⊢ ((𝐴(,)𝑈) ⊆ (𝐴(,)𝐵) → (∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑈) → ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝑈)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑈)))
30	28, 20, 29	sylc 65	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑦 ∈ (𝐴(,)𝑈)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑈))
31	1, 2, 3, 4, 5, 30	dvferm2 25739	. 2 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ ((ℝ D 𝐹)‘𝑈))
32		dvfre 25703	. . . . 5 ⊢ ((𝐹:𝑋⟶ℝ ∧ 𝑋 ⊆ ℝ) → (ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)⟶ℝ)
33	1, 2, 32	syl2anc 582	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)⟶ℝ)
34	33, 5	ffvelcdmd 7086	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D 𝐹)‘𝑈) ∈ ℝ)
35		0re 11220	. . 3 ⊢ 0 ∈ ℝ
36		letri3 11303	. . 3 ⊢ ((((ℝ D 𝐹)‘𝑈) ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ) → (((ℝ D 𝐹)‘𝑈) = 0 ↔ (((ℝ D 𝐹)‘𝑈) ≤ 0 ∧ 0 ≤ ((ℝ D 𝐹)‘𝑈))))
37	34, 35, 36	sylancl 584	. 2 ⊢ (𝜑 → (((ℝ D 𝐹)‘𝑈) = 0 ↔ (((ℝ D 𝐹)‘𝑈) ≤ 0 ∧ 0 ≤ ((ℝ D 𝐹)‘𝑈))))
38	23, 31, 37	mpbir2and 709	1 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D 𝐹)‘𝑈) = 0)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   = wceq 1539   ∈ wcel 2104   ≠ wne 2938  ∀wral 3059   ⊆ wss 3947  ∅c0 4321   class class class wbr 5147  dom cdm 5675  ⟶wf 6538  ‘cfv 6542  (class class class)co 7411  ℝcr 11111  0cc0 11112  ℝ^*cxr 11251   < clt 11252   ≤ cle 11253  (,)cioo 13328   D cdv 25612

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 1911  ax-6 1969  ax-7 2009  ax-8 2106  ax-9 2114  ax-10 2135  ax-11 2152  ax-12 2169  ax-ext 2701  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7727  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2532  df-eu 2561  df-clab 2708  df-cleq 2722  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3474  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-er 8705  df-map 8824  df-pm 8825  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fi 9408  df-sup 9439  df-inf 9440  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-q 12937  df-rp 12979  df-xneg 13096  df-xadd 13097  df-xmul 13098  df-ioo 13332  df-icc 13335  df-fz 13489  df-seq 13971  df-exp 14032  df-cj 15050  df-re 15051  df-im 15052  df-sqrt 15186  df-abs 15187  df-struct 17084  df-slot 17119  df-ndx 17131  df-base 17149  df-plusg 17214  df-mulr 17215  df-starv 17216  df-tset 17220  df-ple 17221  df-ds 17223  df-unif 17224  df-rest 17372  df-topn 17373  df-topgen 17393  df-psmet 21136  df-xmet 21137  df-met 21138  df-bl 21139  df-mopn 21140  df-fbas 21141  df-fg 21142  df-cnfld 21145  df-top 22616  df-topon 22633  df-topsp 22655  df-bases 22669  df-cld 22743  df-ntr 22744  df-cls 22745  df-nei 22822  df-lp 22860  df-perf 22861  df-cn 22951  df-cnp 22952  df-haus 23039  df-fil 23570  df-fm 23662  df-flim 23663  df-flf 23664  df-xms 24046  df-ms 24047  df-cncf 24618  df-limc 25615  df-dv 25616

This theorem is referenced by:  rollelem  25741  dvivthlem1  25760