Theorem evthicc 25408

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 2728	. . . 4 ⊢ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) = ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))
2		eqid 2728	. . . 4 ⊢ (topGen‘ran (,)) = (topGen‘ran (,))
3		evthicc.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
4		evthicc.2	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
5		eqid 2728	. . . . . 6 ⊢ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) = ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))
6	2, 5	icccmp 24761	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) ∈ Comp)
7	3, 4, 6	syl2anc 582	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) ∈ Comp)
8		evthicc.4	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ))
9		iccssre 13446	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
10	3, 4, 9	syl2anc 582	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
11		ax-resscn 11203	. . . . . . . 8 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
12	10, 11	sstrdi 3994	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℂ)
13		eqid 2728	. . . . . . . 8 ⊢ ((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵))) = ((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))
14		eqid 2728	. . . . . . . 8 ⊢ ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)) = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
15		eqid 2728	. . . . . . . 8 ⊢ (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵))))
16		eqid 2728	. . . . . . . . 9 ⊢ (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))) = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))
17	14, 16	tgioo 24732	. . . . . . . 8 ⊢ (topGen‘ran (,)) = (MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ)))
18	13, 14, 15, 17	cncfmet 24849	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴[,]𝐵) ⊆ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ) = ((MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) Cn (topGen‘ran (,))))
19	12, 11, 18	sylancl 584	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ) = ((MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) Cn (topGen‘ran (,))))
20	2, 15	resubmet 24738	. . . . . . . 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 7441	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((MetOpen‘((abs ∘ − ) ↾ ((𝐴[,]𝐵) × (𝐴[,]𝐵)))) Cn (topGen‘ran (,))) = (((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) Cn (topGen‘ran (,))))
23	19, 22	eqtrd 2768	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴[,]𝐵)–cn→ℝ) = (((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) Cn (topGen‘ran (,))))
24	8, 23	eleqtrd 2831	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) Cn (topGen‘ran (,))))
25		retop 24698	. . . . . 6 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ Top
26		uniretop 24699	. . . . . . 7 ⊢ ℝ = ∪ (topGen‘ran (,))
27	26	restuni 23086	. . . . . 6 ⊢ (((topGen‘ran (,)) ∈ Top ∧ (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) = ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)))
28	25, 10, 27	sylancr 585	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) = ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)))
29	3	rexrd 11302	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ*)
30	4	rexrd 11302	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
31		evthicc.3	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
32		lbicc2 13481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
33	29, 30, 31, 32	syl3anc 1368	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
34	33	ne0d 4339	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ≠ ∅)
35	28, 34	eqnetrrd 3006	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵)) ≠ ∅)
36	1, 2, 7, 24, 35	evth 24905	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))∀𝑦 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥))
37	28	raleqdv 3323	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∀𝑦 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥) ↔ ∀𝑦 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑥)))
38	28, 37	rexeqbidv 3341	. . 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 24906	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑧 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))∀𝑤 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤))
41	28	raleqdv 3323	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∀𝑤 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤) ↔ ∀𝑤 ∈ ∪ ((topGen‘ran (,)) ↾t (𝐴[,]𝐵))(𝐹‘𝑧) ≤ (𝐹‘𝑤)))
42	28, 41	rexeqbidv 3341	. . 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 510	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 394   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  ∀wral 3058  ∃wrex 3067   ⊆ wss 3949  ∅c0 4326  ∪ cuni 4912   class class class wbr 5152   × cxp 5680  ran crn 5683   ↾ cres 5684   ∘ ccom 5686  ‘cfv 6553  (class class class)co 7426  ℂcc 11144  ℝcr 11145  ℝ^*cxr 11285   ≤ cle 11287   − cmin 11482  (,)cioo 13364  [,]cicc 13367  abscabs 15221   ↾_t crest 17409  topGenctg 17426  MetOpencmopn 21276  Topctop 22815   Cn ccn 23148  Compccmp 23310  –cn→ccncf 24816

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2699  ax-rep 5289  ax-sep 5303  ax-nul 5310  ax-pow 5369  ax-pr 5433  ax-un 7746  ax-cnex 11202  ax-resscn 11203  ax-1cn 11204  ax-icn 11205  ax-addcl 11206  ax-addrcl 11207  ax-mulcl 11208  ax-mulrcl 11209  ax-mulcom 11210  ax-addass 11211  ax-mulass 11212  ax-distr 11213  ax-i2m1 11214  ax-1ne0 11215  ax-1rid 11216  ax-rnegex 11217  ax-rrecex 11218  ax-cnre 11219  ax-pre-lttri 11220  ax-pre-lttrn 11221  ax-pre-ltadd 11222  ax-pre-mulgt0 11223  ax-pre-sup 11224

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3475  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4327  df-if 4533  df-pw 4608  df-sn 4633  df-pr 4635  df-tp 4637  df-op 4639  df-uni 4913  df-int 4954  df-iun 5002  df-iin 5003  df-br 5153  df-opab 5215  df-mpt 5236  df-tr 5270  df-id 5580  df-eprel 5586  df-po 5594  df-so 5595  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5688  df-rel 5689  df-cnv 5690  df-co 5691  df-dm 5692  df-rn 5693  df-res 5694  df-ima 5695  df-pred 6310  df-ord 6377  df-on 6378  df-lim 6379  df-suc 6380  df-iota 6505  df-fun 6555  df-fn 6556  df-f 6557  df-f1 6558  df-fo 6559  df-f1o 6560  df-fv 6561  df-isom 6562  df-riota 7382  df-ov 7429  df-oprab 7430  df-mpo 7431  df-of 7691  df-om 7877  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-supp 8172  df-frecs 8293  df-wrecs 8324  df-recs 8398  df-rdg 8437  df-1o 8493  df-2o 8494  df-er 8731  df-map 8853  df-ixp 8923  df-en 8971  df-dom 8972  df-sdom 8973  df-fin 8974  df-fsupp 9394  df-fi 9442  df-sup 9473  df-inf 9474  df-oi 9541  df-card 9970  df-pnf 11288  df-mnf 11289  df-xr 11290  df-ltxr 11291  df-le 11292  df-sub 11484  df-neg 11485  df-div 11910  df-nn 12251  df-2 12313  df-3 12314  df-4 12315  df-5 12316  df-6 12317  df-7 12318  df-8 12319  df-9 12320  df-n0 12511  df-z 12597  df-dec 12716  df-uz 12861  df-q 12971  df-rp 13015  df-xneg 13132  df-xadd 13133  df-xmul 13134  df-ioo 13368  df-icc 13371  df-fz 13525  df-fzo 13668  df-seq 14007  df-exp 14067  df-hash 14330  df-cj 15086  df-re 15087  df-im 15088  df-sqrt 15222  df-abs 15223  df-struct 17123  df-sets 17140  df-slot 17158  df-ndx 17170  df-base 17188  df-ress 17217  df-plusg 17253  df-mulr 17254  df-starv 17255  df-sca 17256  df-vsca 17257  df-ip 17258  df-tset 17259  df-ple 17260  df-ds 17262  df-unif 17263  df-hom 17264  df-cco 17265  df-rest 17411  df-topn 17412  df-0g 17430  df-gsum 17431  df-topgen 17432  df-pt 17433  df-prds 17436  df-xrs 17491  df-qtop 17496  df-imas 17497  df-xps 17499  df-mre 17573  df-mrc 17574  df-acs 17576  df-mgm 18607  df-sgrp 18686  df-mnd 18702  df-submnd 18748  df-mulg 19031  df-cntz 19275  df-cmn 19744  df-psmet 21278  df-xmet 21279  df-met 21280  df-bl 21281  df-mopn 21282  df-cnfld 21287  df-top 22816  df-topon 22833  df-topsp 22855  df-bases 22869  df-cn 23151  df-cnp 23152  df-cmp 23311  df-tx 23486  df-hmeo 23679  df-xms 24246  df-ms 24247  df-tms 24248  df-cncf 24818

This theorem is referenced by:  evthicc2  25409  cniccbdd  25410  rolle  25942  dvivthlem1  25961  itgsubst  26004  evthiccabs  44910  cncficcgt0  45305