Theorem fdvneggt 35229

Description: Functions with a negative derivative, i.e. monotonously decreasing functions, inverse strict ordering. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Dec-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
fdvposlt.d	⊢ 𝐸 = (𝐶(,)𝐷)
fdvposlt.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐸)
fdvposlt.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝐸)
fdvposlt.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐸⟶ℝ)
fdvposlt.c	⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℝ))
fdvneggt.lt	⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)
fdvneggt.1	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑥) < 0)

Assertion

Ref	Expression
fdvneggt	⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐵) < (𝐹‘𝐴))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝑥,𝐸   𝑥,𝐹   𝜑,𝑥

Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥)   𝐷(𝑥)

Proof of Theorem fdvneggt

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fdvposlt.d	. . . 4 ⊢ 𝐸 = (𝐶(,)𝐷)
2		fdvposlt.a	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐸)
3		fdvposlt.b	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝐸)
4		fdvposlt.f	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐸⟶ℝ)
5	4	ffvelcdmda 7084	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → (𝐹‘𝑦) ∈ ℝ)
6	5	renegcld 11743	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → -(𝐹‘𝑦) ∈ ℝ)
7	6	fmpttd 7115	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)):𝐸⟶ℝ)
8		reelprrecn 11292	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ∈ {ℝ, ℂ}
9	8	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ℝ ∈ {ℝ, ℂ})
10		ax-resscn 11257	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
11	10, 5	sselid 3929	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → (𝐹‘𝑦) ∈ ℂ)
12		fvexd 6900	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ V)
13	4	feqmptd 6953	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦)))
14	13	oveq2d 7436	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦))))
15		fdvposlt.c	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℝ))
16		cncff 25214	. . . . . . . . 9 ⊢ ((ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℝ) → (ℝ D 𝐹):𝐸⟶ℝ)
17	15, 16	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹):𝐸⟶ℝ)
18	17	feqmptd 6953	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ ((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
19	14, 18	eqtr3d 2798	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ ((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
20	9, 11, 12, 19	dvmptneg 26286	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
21	17	ffvelcdmda 7084	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ ℝ)
22	21	renegcld 11743	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ ℝ)
23	22	fmpttd 7115	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)):𝐸⟶ℝ)
24		ssid 3953	. . . . . . . . . 10 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
25		cncfss 25220	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝐸–cn→ℝ) ⊆ (𝐸–cn→ℂ))
26	10, 24, 25	mp2an 705	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐸–cn→ℝ) ⊆ (𝐸–cn→ℂ)
27	26, 15	sselid 3929	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℂ))
28		eqid 2761	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦))
29	28	negfcncf 25244	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℂ) → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℂ))
30	27, 29	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℂ))
31		cncfcdm 25219	. . . . . . 7 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℂ)) → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℝ) ↔ (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)):𝐸⟶ℝ))
32	10, 30, 31	sylancr 599	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℝ) ↔ (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)):𝐸⟶ℝ))
33	23, 32	mpbird 260	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℝ))
34	20, 33	eqeltrd 2861	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))) ∈ (𝐸–cn→ℝ))
35		fdvneggt.lt	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)
36		fdvneggt.1	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑥) < 0)
37	17	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (ℝ D 𝐹):𝐸⟶ℝ)
38		ioossicc 13564	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵)
39	38	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵))
40	1, 2, 3	fct2relem 35226	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐸)
41	39, 40	sstrd 3941	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝐸)
42	41	sselda 3931	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 𝑥 ∈ 𝐸)
43	37, 42	ffvelcdmd 7085	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑥) ∈ ℝ)
44	43	lt0neg1d 11885	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (((ℝ D 𝐹)‘𝑥) < 0 ↔ 0 < -((ℝ D 𝐹)‘𝑥)))
45	36, 44	mpbid 235	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 0 < -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
46	20	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
47	46	fveq1d 6887	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))‘𝑥) = ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦))‘𝑥))
48	28	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
49		simpr 490	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ 𝑦 = 𝑥) → 𝑦 = 𝑥)
50	49	fveq2d 6889	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ 𝑦 = 𝑥) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) = ((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
51	50	negeqd 11551	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ 𝑦 = 𝑥) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑦) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
52	43	renegcld 11743	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑥) ∈ ℝ)
53	48, 51, 42, 52	fvmptd 7001	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦))‘𝑥) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
54	47, 53	eqtrd 2796	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))‘𝑥) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
55	45, 54	breqtrrd 5133	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 0 < ((ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))‘𝑥))
56	1, 2, 3, 7, 34, 35, 55	fdvposlt 35228	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐴) < ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐵))
57		eqidd 2762	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))
58		simpr 490	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐴) → 𝑦 = 𝐴)
59	58	fveq2d 6889	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐴) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘𝐴))
60	59	negeqd 11551	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐴) → -(𝐹‘𝑦) = -(𝐹‘𝐴))
61	4, 2	ffvelcdmd 7085	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
62	61	renegcld 11743	. . . 4 ⊢ (𝜑 → -(𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
63	57, 60, 2, 62	fvmptd 7001	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐴) = -(𝐹‘𝐴))
64		simpr 490	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐵) → 𝑦 = 𝐵)
65	64	fveq2d 6889	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐵) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘𝐵))
66	65	negeqd 11551	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐵) → -(𝐹‘𝑦) = -(𝐹‘𝐵))
67	4, 3	ffvelcdmd 7085	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ∈ ℝ)
68	67	renegcld 11743	. . . 4 ⊢ (𝜑 → -(𝐹‘𝐵) ∈ ℝ)
69	57, 66, 3, 68	fvmptd 7001	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐵) = -(𝐹‘𝐵))
70	56, 63, 69	3brtr3d 5136	. 2 ⊢ (𝜑 → -(𝐹‘𝐴) < -(𝐹‘𝐵))
71	67, 61	ltnegd 11894	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝐵) < (𝐹‘𝐴) ↔ -(𝐹‘𝐴) < -(𝐹‘𝐵)))
72	70, 71	mpbird 260	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐵) < (𝐹‘𝐴))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  Vcvv 3451   ⊆ wss 3899  {cpr 4586   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200   < clt 11343   -cneg 11542  (,)cioo 13476  [,]cicc 13479  –cn→ccncf 25197   D cdv 26183

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 7751  ax-inf2 9642  ax-cc 10513  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279

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-symdif 4199  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-disj 5071  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 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-ofr 7694  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-oadd 8480  df-omul 8481  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-dju 9982  df-card 10020  df-acn 10023  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ioc 13481  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-mod 14010  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-limsup 15638  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-sum 15854  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-mulg 19278  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-cmp 23705  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-cncf 25199  df-ovol 25785  df-vol 25786  df-mbf 25940  df-itg1 25941  df-itg2 25942  df-ibl 25943  df-itg 25944  df-0p 25991  df-limc 26186  df-dv 26187

This theorem is used by: (None)