Theorem fdvneggt 35054

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 7083	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → (𝐹‘𝑦) ∈ ℝ)
6	5	renegcld 11658	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → -(𝐹‘𝑦) ∈ ℝ)
7	6	fmpttd 7114	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)):𝐸⟶ℝ)
8		reelprrecn 11209	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ∈ {ℝ, ℂ}
9	8	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ℝ ∈ {ℝ, ℂ})
10		ax-resscn 11174	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
11	10, 5	sselid 3936	. . . . . 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 7435	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦))))
15		fdvposlt.c	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℝ))
16		cncff 25105	. . . . . . . . 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 2802	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ ((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
20	9, 11, 12, 19	dvmptneg 26178	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
21	17	ffvelcdmda 7083	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ ℝ)
22	21	renegcld 11658	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ ℝ)
23	22	fmpttd 7114	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)):𝐸⟶ℝ)
24		ssid 3960	. . . . . . . . . 10 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
25		cncfss 25111	. . . . . . . . . 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 3936	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℂ))
28		eqid 2765	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦))
29	28	negfcncf 25135	. . . . . . . 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 25110	. . . . . . 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 2865	. . . 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 13478	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵)
39	38	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵))
40	1, 2, 3	fct2relem 35051	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐸)
41	39, 40	sstrd 3948	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝐸)
42	41	sselda 3938	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 𝑥 ∈ 𝐸)
43	37, 42	ffvelcdmd 7084	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑥) ∈ ℝ)
44	43	lt0neg1d 11800	. . . . . 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 11468	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ 𝑦 = 𝑥) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑦) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
52	43	renegcld 11658	. . . . . . 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 2800	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))‘𝑥) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
55	45, 54	breqtrrd 5141	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 0 < ((ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))‘𝑥))
56	1, 2, 3, 7, 34, 35, 55	fdvposlt 35053	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐴) < ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐵))
57		eqidd 2766	. . . 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 11468	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐴) → -(𝐹‘𝑦) = -(𝐹‘𝐴))
61	4, 2	ffvelcdmd 7084	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
62	61	renegcld 11658	. . . 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 11468	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐵) → -(𝐹‘𝑦) = -(𝐹‘𝐵))
67	4, 3	ffvelcdmd 7084	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ∈ ℝ)
68	67	renegcld 11658	. . . 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 5144	. 2 ⊢ (𝜑 → -(𝐹‘𝐴) < -(𝐹‘𝐵))
71	67, 61	ltnegd 11809	. 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 2146  Vcvv 3457   ⊆ wss 3906  {cpr 4593   class class class wbr 5111   ↦ cmpt 5194  ⟶wf 6536  ‘cfv 6540  (class class class)co 7419  ℂcc 11115  ℝcr 11116  0cc0 11117   < clt 11260  -cneg 11459  (,)cioo 13390  [,]cicc 13393  –cn→ccncf 25088   D cdv 26075

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 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-inf2 9617  ax-cc 10434  ax-cnex 11173  ax-resscn 11174  ax-1cn 11175  ax-icn 11176  ax-addcl 11177  ax-addrcl 11178  ax-mulcl 11179  ax-mulrcl 11180  ax-mulcom 11181  ax-addass 11182  ax-mulass 11183  ax-distr 11184  ax-i2m1 11185  ax-1ne0 11186  ax-1rid 11187  ax-rnegex 11188  ax-rrecex 11189  ax-cnre 11190  ax-pre-lttri 11191  ax-pre-lttrn 11192  ax-pre-ltadd 11193  ax-pre-mulgt0 11194  ax-pre-sup 11195  ax-addf 11196

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 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-symdif 4206  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-iin 4961  df-disj 5079  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  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 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-of 7684  df-ofr 7685  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-supp 8163  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-2o 8460  df-oadd 8463  df-omul 8464  df-er 8700  df-map 8832  df-pm 8833  df-ixp 8902  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-fin 8953  df-fsupp 9329  df-fi 9378  df-sup 9409  df-inf 9410  df-oi 9479  df-dju 9903  df-card 9941  df-acn 9944  df-pnf 11262  df-mnf 11263  df-xr 11264  df-ltxr 11265  df-le 11266  df-sub 11460  df-neg 11461  df-div 11889  df-nn 12251  df-2 12320  df-3 12321  df-4 12322  df-5 12323  df-6 12324  df-7 12325  df-8 12326  df-9 12327  df-n0 12522  df-z 12609  df-dec 12730  df-uz 12881  df-q 12991  df-rp 13035  df-xneg 13155  df-xadd 13156  df-xmul 13157  df-ioo 13394  df-ioc 13395  df-ico 13396  df-icc 13397  df-fz 13554  df-fzo 13702  df-fl 13845  df-mod 13923  df-seq 14058  df-exp 14118  df-hash 14387  df-cj 15176  df-re 15177  df-im 15178  df-sqrt 15312  df-abs 15313  df-limsup 15548  df-clim 15565  df-rlim 15566  df-sum 15764  df-struct 17231  df-sets 17248  df-slot 17266  df-ndx 17278  df-base 17294  df-ress 17315  df-plusg 17347  df-mulr 17348  df-starv 17349  df-sca 17350  df-vsca 17351  df-ip 17352  df-tset 17353  df-ple 17354  df-ds 17356  df-unif 17357  df-hom 17358  df-cco 17359  df-rest 17499  df-topn 17500  df-0g 17518  df-gsum 17519  df-topgen 17520  df-pt 17521  df-prds 17524  df-xrs 17580  df-qtop 17585  df-imas 17586  df-xps 17588  df-mre 17662  df-mrc 17663  df-acs 17665  df-mgm 18722  df-sgrp 18811  df-mnd 18827  df-submnd 18881  df-mulg 19180  df-cntz 19433  df-cmn 19898  df-psmet 21566  df-xmet 21567  df-met 21568  df-bl 21569  df-mopn 21570  df-fbas 21571  df-fg 21572  df-cnfld 21575  df-top 23103  df-topon 23120  df-topsp 23142  df-bases 23155  df-cld 23228  df-ntr 23229  df-cls 23230  df-nei 23307  df-lp 23345  df-perf 23346  df-cn 23436  df-cnp 23437  df-haus 23524  df-cmp 23596  df-tx 23772  df-hmeo 23965  df-fil 24056  df-fm 24148  df-flim 24149  df-flf 24150  df-xms 24530  df-ms 24531  df-tms 24532  df-cncf 25090  df-ovol 25676  df-vol 25677  df-mbf 25831  df-itg1 25832  df-itg2 25833  df-ibl 25834  df-itg 25835  df-0p 25882  df-limc 26078  df-dv 26079

This theorem is used by: (None)