Theorem evthicc 24967

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2732	. . . 4 ⊢ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) = ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))
2		eqid 2732	. . . 4 ⊢ (topGen‘ran (,)) = (topGen‘ran (,))
3		evthicc.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
4		evthicc.2	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
5		eqid 2732	. . . . . 6 ⊢ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) = ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))
6	2, 5	icccmp 24332	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) ∈ Comp)
7	3, 4, 6	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) ∈ Comp)
8		evthicc.4	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ))
9		iccssre 13402	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
10	3, 4, 9	syl2anc 584	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
11		ax-resscn 11163	. . . . . . . 8 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
12	10, 11	sstrdi 3993	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℂ)
13		eqid 2732	. . . . . . . 8 ⊢ ((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵))) = ((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))
14		eqid 2732	. . . . . . . 8 ⊢ ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)) = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
15		eqid 2732	. . . . . . . 8 ⊢ (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵))))
16		eqid 2732	. . . . . . . . 9 ⊢ (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))) = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))
17	14, 16	tgioo 24303	. . . . . . . 8 ⊢ (topGen‘ran (,)) = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))
18	13, 14, 15, 17	cncfmet 24416	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴[,]𝐵) ⊆ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ) = ((MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) Cn (topGen‘ran (,))))
19	12, 11, 18	sylancl 586	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ) = ((MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) Cn (topGen‘ran (,))))
20	2, 15	resubmet 24309	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ → (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) = ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)))
21	10, 20	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) = ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)))
22	21	oveq1d 7420	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) Cn (topGen‘ran (,))) = (((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) Cn (topGen‘ran (,))))
23	19, 22	eqtrd 2772	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ) = (((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) Cn (topGen‘ran (,))))
24	8, 23	eleqtrd 2835	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) Cn (topGen‘ran (,))))
25		retop 24269	. . . . . 6 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ Top
26		uniretop 24270	. . . . . . 7 ⊢ ℝ = ∪ (topGen‘ran (,))
27	26	restuni 22657	. . . . . 6 ⊢ (((topGen‘ran (,)) ∈ Top ∧ (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) = ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)))
28	25, 10, 27	sylancr 587	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) = ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)))
29	3	rexrd 11260	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ*)
30	4	rexrd 11260	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
31		evthicc.3	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
32		lbicc2 13437	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
33	29, 30, 31, 32	syl3anc 1371	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
34	33	ne0d 4334	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ≠ ∅)
35	28, 34	eqnetrrd 3009	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) ≠ ∅)
36	1, 2, 7, 24, 35	evth 24466	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))∀𝑦 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥))
37	28	raleqdv 3325	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥) ↔ ∀𝑦 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥)))
38	28, 37	rexeqbidv 3343	. . 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)))
39	36, 38	mpbird 256	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥))
40	1, 2, 7, 24, 35	evth2 24467	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑧 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))∀𝑤 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤))
41	28	raleqdv 3325	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∀𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤) ↔ ∀𝑤 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤)))
42	28, 41	rexeqbidv 3343	. . 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)))
43	40, 42	mpbird 256	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤))
44	39, 43	jca 512	1 ⊢ (𝜑 → (∃𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥) ∧ ∃𝑧 ∈ (𝐴[,]𝐵)∀𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  ∀wral 3061  ∃wrex 3070   ⊆ wss 3947  ∅c0 4321  ∪ cuni 4907   class class class wbr 5147   × cxp 5673  ran crn 5676   ↾ cres 5677   ∘ ccom 5679  ‘cfv 6540  (class class class)co 7405  ℂcc 11104  ℝcr 11105  ℝ^*cxr 11243   ≤ cle 11245   − cmin 11440  (,)cioo 13320  [,]cicc 13323  abscabs 15177   ↾_t crest 17362  topGenctg 17379  MetOpencmopn 20926  Topctop 22386   Cn ccn 22719  Compccmp 22881  –cn→ccncf 24383

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184  ax-mulf 11186

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  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-se 5631  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 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-of 7666  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-er 8699  df-map 8818  df-ixp 8888  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-fsupp 9358  df-fi 9402  df-sup 9433  df-inf 9434  df-oi 9501  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-4 12273  df-5 12274  df-6 12275  df-7 12276  df-8 12277  df-9 12278  df-n0 12469  df-z 12555  df-dec 12674  df-uz 12819  df-q 12929  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-ioo 13324  df-icc 13327  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-seq 13963  df-exp 14024  df-hash 14287  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-mulr 17207  df-starv 17208  df-sca 17209  df-vsca 17210  df-ip 17211  df-tset 17212  df-ple 17213  df-ds 17215  df-unif 17216  df-hom 17217  df-cco 17218  df-rest 17364  df-topn 17365  df-0g 17383  df-gsum 17384  df-topgen 17385  df-pt 17386  df-prds 17389  df-xrs 17444  df-qtop 17449  df-imas 17450  df-xps 17452  df-mre 17526  df-mrc 17527  df-acs 17529  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-submnd 18668  df-mulg 18945  df-cntz 19175  df-cmn 19644  df-psmet 20928  df-xmet 20929  df-met 20930  df-bl 20931  df-mopn 20932  df-cnfld 20937  df-top 22387  df-topon 22404  df-topsp 22426  df-bases 22440  df-cn 22722  df-cnp 22723  df-cmp 22882  df-tx 23057  df-hmeo 23250  df-xms 23817  df-ms 23818  df-tms 23819  df-cncf 24385

This theorem is referenced by:  evthicc2  24968  cniccbdd  24969  rolle  25498  dvivthlem1  25516  itgsubst  25557  evthiccabs  44195  cncficcgt0  44590