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

Theorem evthicc 25786
Description: Specialization of the Extreme Value Theorem to a closed interval of ℝ. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
evthicc.1 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
evthicc.2 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
evthicc.3 (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
evthicc.4 (𝜑 → 𝐹 ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ))
Assertion
Ref Expression
evthicc (𝜑 → (∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥) ∧ ∃𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑧,𝑤,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦   𝑤,𝐵,𝑧   𝑥,𝐹,𝑦   𝜑,𝑥,𝑦   𝜑,𝑤,𝑧   𝑤,𝐹,𝑧

Proof of Theorem evthicc
StepHypRef Expression
1 eqid 2760 . . . 4 ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) = ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))
2 eqid 2760 . . . 4 (topGen‘ran (,)) = (topGen‘ran (,))
3 evthicc.1 . . . . 5 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
4 evthicc.2 . . . . 5 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
5 eqid 2760 . . . . . 6 ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) = ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))
62, 5icccmp 25151 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) ∈ Comp)
73, 4, 6syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) ∈ Comp)
8 evthicc.4 . . . . 5 (𝜑 → 𝐹 ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ))
9 iccssre 13564 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
103, 4, 9syl2anc 596 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
11 ax-resscn 11261 . . . . . . . 8 ℝ ⊆ ℂ
1210, 11sstrdi 3920 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℂ)
13 eqid 2760 . . . . . . . 8 ((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵))) = ((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))
14 eqid 2760 . . . . . . . 8 ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)) = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
15 eqid 2760 . . . . . . . 8 (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵))))
16 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))) = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))
1714, 16tgioo 25121 . . . . . . . 8 (topGen‘ran (,)) = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))
1813, 14, 15, 17cncfmet 25236 . . . . . . 7 (((𝐴[,]𝐵) ⊆ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ) = ((MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) Cn (topGen‘ran (,))))
1912, 11, 18sylancl 598 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ) = ((MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) Cn (topGen‘ran (,))))
202, 15resubmet 25127 . . . . . . . 8 ((𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ → (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) = ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)))
2110, 20syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) = ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)))
2221oveq1d 7436 . . . . . 6 (𝜑 → ((MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) Cn (topGen‘ran (,))) = (((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) Cn (topGen‘ran (,))))
2319, 22eqtrd 2795 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ) = (((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) Cn (topGen‘ran (,))))
248, 23eleqtrd 2862 . . . 4 (𝜑 → 𝐹 ∈ (((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) Cn (topGen‘ran (,))))
25 retop 25086 . . . . . 6 (topGen‘ran (,)) ∈ Top
26 uniretop 25087 . . . . . . 7 ℝ = ∪ (topGen‘ran (,))
2726restuni 23486 . . . . . 6 (((topGen‘ran (,)) ∈ Top ∧ (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) = ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)))
2825, 10, 27sylancr 599 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) = ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)))
293rexrd 11363 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ*)
304rexrd 11363 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
31 evthicc.3 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
32 lbicc2 13599 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
3329, 30, 31, 32syl3anc 1398 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
3433ne0d 4287 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ≠ ∅)
3528, 34eqnetrrd 3023 . . . 4 (𝜑 → ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) ≠ ∅)
361, 2, 7, 24, 35evth 25286 . . 3 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))∀𝑦 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥))
3728raleqdv 3319 . . . 4 (𝜑 → (∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥) ↔ ∀𝑦 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥)))
3828, 37rexeqbidv 3335 . . 3 (𝜑 → (∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥) ↔ ∃𝑥 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))∀𝑦 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥)))
3936, 38mpbird 260 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥))
401, 2, 7, 24, 35evth2 25287 . . 3 (𝜑 → ∃𝑧 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))∀𝑤 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤))
4128raleqdv 3319 . . . 4 (𝜑 → (∀𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤) ↔ ∀𝑤 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤)))
4228, 41rexeqbidv 3335 . . 3 (𝜑 → (∃𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤) ↔ ∃𝑧 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))∀𝑤 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤)))
4340, 42mpbird 260 . 2 (𝜑 → ∃𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤))
4439, 43jca 521 1 (𝜑 → (∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥) ∧ ∃𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  ∃wrex 3086   ⊆ wss 3895  ∅c0 4278  ∪ cuni 4866   class class class wbr 5102   × cxp 5648  ran crn 5651   ↾ cres 5652   ∘ ccom 5654  ‘cfv 6539  (class class class)co 7421  ℂcc 11202  ℝcr 11203  ℝ*cxr 11346   ≤ cle 11348   − cmin 11545  (,)cioo 13480  [,]cicc 13483  abscabs 15407   ↾t crest 17597  topGenctg 17614  MetOpencmopn 21674  Topctop 23217   Cn ccn 23548  Compccmp 23710  –cn→ccncf 25203
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7752  ax-cnex 11260  ax-resscn 11261  ax-1cn 11262  ax-icn 11263  ax-addcl 11264  ax-addrcl 11265  ax-mulcl 11266  ax-mulrcl 11267  ax-mulcom 11268  ax-addass 11269  ax-mulass 11270  ax-distr 11271  ax-i2m1 11272  ax-1ne0 11273  ax-1rid 11274  ax-rnegex 11275  ax-rrecex 11276  ax-cnre 11277  ax-pre-lttri 11278  ax-pre-lttrn 11279  ax-pre-ltadd 11280  ax-pre-mulgt0 11281  ax-pre-sup 11282
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6541  df-fn 6542  df-f 6543  df-f1 6544  df-fo 6545  df-f1o 6546  df-fv 6547  df-isom 6548  df-riota 7378  df-ov 7424  df-oprab 7425  df-mpo 7426  df-of 7694  df-om 7879  df-1st 8002  df-2nd 8003  df-supp 8181  df-frecs 8303  df-wrecs 8334  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8480  df-2o 8481  df-er 8721  df-map 8853  df-ixp 8930  df-en 8978  df-dom 8979  df-sdom 8980  df-fin 8981  df-fsupp 9358  df-fi 9407  df-sup 9438  df-inf 9439  df-oi 9508  df-card 10024  df-pnf 11349  df-mnf 11350  df-xr 11351  df-ltxr 11352  df-le 11353  df-sub 11547  df-neg 11548  df-div 11978  df-nn 12340  df-2 12409  df-3 12410  df-4 12411  df-5 12412  df-6 12413  df-7 12414  df-8 12415  df-9 12416  df-n0 12611  df-z 12698  df-dec 12819  df-uz 12970  df-q 13080  df-rp 13125  df-xneg 13245  df-xadd 13246  df-xmul 13247  df-ioo 13484  df-icc 13487  df-fz 13644  df-fzo 13793  df-seq 14149  df-exp 14209  df-hash 14479  df-cj 15272  df-re 15273  df-im 15274  df-sqrt 15408  df-abs 15409  df-struct 17331  df-sets 17348  df-slot 17366  df-ndx 17378  df-base 17394  df-ress 17415  df-plusg 17447  df-mulr 17448  df-starv 17449  df-sca 17450  df-vsca 17451  df-ip 17452  df-tset 17453  df-ple 17454  df-ds 17456  df-unif 17457  df-hom 17458  df-cco 17459  df-rest 17599  df-topn 17600  df-0g 17618  df-gsum 17619  df-topgen 17620  df-pt 17621  df-prds 17624  df-xrs 17680  df-qtop 17685  df-imas 17686  df-xps 17688  df-mre 17762  df-mrc 17763  df-acs 17765  df-mgm 18822  df-sgrp 18914  df-mnd 18930  df-submnd 18985  df-mulg 19284  df-cntz 19537  df-cmn 20002  df-psmet 21676  df-xmet 21677  df-met 21678  df-bl 21679  df-mopn 21680  df-cnfld 21685  df-top 23218  df-topon 23235  df-topsp 23257  df-bases 23270  df-cn 23551  df-cnp 23552  df-cmp 23711  df-tx 23887  df-hmeo 24080  df-xms 24645  df-ms 24646  df-tms 24647  df-cncf 25205
This theorem is used by:  evthicc2  25787  cniccbdd  25788  rolle  26316  dvivthlem1  26334  itgsubst  26375  evthiccabs  46602  cncficcgt0  46992
  Copyright terms: Public domain W3C validator