Theorem fdvneggt 32480

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	ffvelrnda 6943	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → (𝐹‘𝑦) ∈ ℝ)
6	5	renegcld 11332	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → -(𝐹‘𝑦) ∈ ℝ)
7	6	fmpttd 6971	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)):𝐸⟶ℝ)
8		reelprrecn 10894	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ∈ {ℝ, ℂ}
9	8	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ℝ ∈ {ℝ, ℂ})
10		ax-resscn 10859	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
11	10, 5	sselid 3915	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → (𝐹‘𝑦) ∈ ℂ)
12		fvexd 6771	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ V)
13	4	feqmptd 6819	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦)))
14	13	oveq2d 7271	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦))))
15		fdvposlt.c	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℝ))
16		cncff 23962	. . . . . . . . 9 ⊢ ((ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℝ) → (ℝ D 𝐹):𝐸⟶ℝ)
17	15, 16	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹):𝐸⟶ℝ)
18	17	feqmptd 6819	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ ((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
19	14, 18	eqtr3d 2780	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ ((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
20	9, 11, 12, 19	dvmptneg 25035	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
21	17	ffvelrnda 6943	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ ℝ)
22	21	renegcld 11332	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ ℝ)
23	22	fmpttd 6971	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)):𝐸⟶ℝ)
24		ssid 3939	. . . . . . . . . 10 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
25		cncfss 23968	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝐸–cn→ℝ) ⊆ (𝐸–cn→ℂ))
26	10, 24, 25	mp2an 688	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐸–cn→ℝ) ⊆ (𝐸–cn→ℂ)
27	26, 15	sselid 3915	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℂ))
28		eqid 2738	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦))
29	28	negfcncf 23992	. . . . . . . 8 ⊢ ((ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℂ) → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℂ))
30	27, 29	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℂ))
31		cncffvrn 23967	. . . . . . 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 586	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℝ) ↔ (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)):𝐸⟶ℝ))
33	23, 32	mpbird 256	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℝ))
34	20, 33	eqeltrd 2839	. . . 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 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (ℝ D 𝐹):𝐸⟶ℝ)
38		ioossicc 13094	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵)
39	38	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵))
40	1, 2, 3	fct2relem 32477	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐸)
41	39, 40	sstrd 3927	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝐸)
42	41	sselda 3917	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 𝑥 ∈ 𝐸)
43	37, 42	ffvelrnd 6944	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑥) ∈ ℝ)
44	43	lt0neg1d 11474	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (((ℝ D 𝐹)‘𝑥) < 0 ↔ 0 < -((ℝ D 𝐹)‘𝑥)))
45	36, 44	mpbid 231	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 0 < -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
46	20	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
47	46	fveq1d 6758	. . . . . 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 484	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ 𝑦 = 𝑥) → 𝑦 = 𝑥)
50	49	fveq2d 6760	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ 𝑦 = 𝑥) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) = ((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
51	50	negeqd 11145	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ 𝑦 = 𝑥) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑦) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
52	43	renegcld 11332	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑥) ∈ ℝ)
53	48, 51, 42, 52	fvmptd 6864	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦))‘𝑥) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
54	47, 53	eqtrd 2778	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))‘𝑥) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
55	45, 54	breqtrrd 5098	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 0 < ((ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))‘𝑥))
56	1, 2, 3, 7, 34, 35, 55	fdvposlt 32479	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐴) < ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐵))
57		eqidd 2739	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))
58		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐴) → 𝑦 = 𝐴)
59	58	fveq2d 6760	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐴) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘𝐴))
60	59	negeqd 11145	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐴) → -(𝐹‘𝑦) = -(𝐹‘𝐴))
61	4, 2	ffvelrnd 6944	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
62	61	renegcld 11332	. . . 4 ⊢ (𝜑 → -(𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
63	57, 60, 2, 62	fvmptd 6864	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐴) = -(𝐹‘𝐴))
64		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐵) → 𝑦 = 𝐵)
65	64	fveq2d 6760	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐵) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘𝐵))
66	65	negeqd 11145	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐵) → -(𝐹‘𝑦) = -(𝐹‘𝐵))
67	4, 3	ffvelrnd 6944	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ∈ ℝ)
68	67	renegcld 11332	. . . 4 ⊢ (𝜑 → -(𝐹‘𝐵) ∈ ℝ)
69	57, 66, 3, 68	fvmptd 6864	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐵) = -(𝐹‘𝐵))
70	56, 63, 69	3brtr3d 5101	. 2 ⊢ (𝜑 → -(𝐹‘𝐴) < -(𝐹‘𝐵))
71	67, 61	ltnegd 11483	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝐵) < (𝐹‘𝐴) ↔ -(𝐹‘𝐴) < -(𝐹‘𝐵)))
72	70, 71	mpbird 256	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐵) < (𝐹‘𝐴))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   = wceq 1539   ∈ wcel 2108  Vcvv 3422   ⊆ wss 3883  {cpr 4560   class class class wbr 5070   ↦ cmpt 5153  ⟶wf 6414  ‘cfv 6418  (class class class)co 7255  ℂcc 10800  ℝcr 10801  0cc0 10802   < clt 10940  -cneg 11136  (,)cioo 13008  [,]cicc 13011  –cn→ccncf 23945   D cdv 24932

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-rep 5205  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-inf2 9329  ax-cc 10122  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879  ax-pre-sup 10880  ax-addf 10881  ax-mulf 10882

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-symdif 4173  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-int 4877  df-iun 4923  df-iin 4924  df-disj 5036  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-se 5536  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-isom 6427  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-of 7511  df-ofr 7512  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-supp 7949  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-1o 8267  df-2o 8268  df-oadd 8271  df-omul 8272  df-er 8456  df-map 8575  df-pm 8576  df-ixp 8644  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-fin 8695  df-fsupp 9059  df-fi 9100  df-sup 9131  df-inf 9132  df-oi 9199  df-dju 9590  df-card 9628  df-acn 9631  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-div 11563  df-nn 11904  df-2 11966  df-3 11967  df-4 11968  df-5 11969  df-6 11970  df-7 11971  df-8 11972  df-9 11973  df-n0 12164  df-z 12250  df-dec 12367  df-uz 12512  df-q 12618  df-rp 12660  df-xneg 12777  df-xadd 12778  df-xmul 12779  df-ioo 13012  df-ioc 13013  df-ico 13014  df-icc 13015  df-fz 13169  df-fzo 13312  df-fl 13440  df-mod 13518  df-seq 13650  df-exp 13711  df-hash 13973  df-cj 14738  df-re 14739  df-im 14740  df-sqrt 14874  df-abs 14875  df-limsup 15108  df-clim 15125  df-rlim 15126  df-sum 15326  df-struct 16776  df-sets 16793  df-slot 16811  df-ndx 16823  df-base 16841  df-ress 16868  df-plusg 16901  df-mulr 16902  df-starv 16903  df-sca 16904  df-vsca 16905  df-ip 16906  df-tset 16907  df-ple 16908  df-ds 16910  df-unif 16911  df-hom 16912  df-cco 16913  df-rest 17050  df-topn 17051  df-0g 17069  df-gsum 17070  df-topgen 17071  df-pt 17072  df-prds 17075  df-xrs 17130  df-qtop 17135  df-imas 17136  df-xps 17138  df-mre 17212  df-mrc 17213  df-acs 17215  df-mgm 18241  df-sgrp 18290  df-mnd 18301  df-submnd 18346  df-mulg 18616  df-cntz 18838  df-cmn 19303  df-psmet 20502  df-xmet 20503  df-met 20504  df-bl 20505  df-mopn 20506  df-fbas 20507  df-fg 20508  df-cnfld 20511  df-top 21951  df-topon 21968  df-topsp 21990  df-bases 22004  df-cld 22078  df-ntr 22079  df-cls 22080  df-nei 22157  df-lp 22195  df-perf 22196  df-cn 22286  df-cnp 22287  df-haus 22374  df-cmp 22446  df-tx 22621  df-hmeo 22814  df-fil 22905  df-fm 22997  df-flim 22998  df-flf 22999  df-xms 23381  df-ms 23382  df-tms 23383  df-cncf 23947  df-ovol 24533  df-vol 24534  df-mbf 24688  df-itg1 24689  df-itg2 24690  df-ibl 24691  df-itg 24692  df-0p 24739  df-limc 24935  df-dv 24936

This theorem is referenced by: (None)