Theorem fdvneggt 34894

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 7065	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → (𝐹‘𝑦) ∈ ℝ)
6	5	renegcld 11614	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → -(𝐹‘𝑦) ∈ ℝ)
7	6	fmpttd 7096	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)):𝐸⟶ℝ)
8		reelprrecn 11165	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ∈ {ℝ, ℂ}
9	8	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ℝ ∈ {ℝ, ℂ})
10		ax-resscn 11130	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
11	10, 5	sselid 3934	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → (𝐹‘𝑦) ∈ ℂ)
12		fvexd 6882	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ V)
13	4	feqmptd 6935	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦)))
14	13	oveq2d 7412	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦))))
15		fdvposlt.c	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℝ))
16		cncff 24955	. . . . . . . . 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 6935	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ ((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
19	14, 18	eqtr3d 2799	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ (𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ ((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
20	9, 11, 12, 19	dvmptneg 26028	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
21	17	ffvelcdmda 7065	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ ℝ)
22	21	renegcld 11614	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐸) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑦) ∈ ℝ)
23	22	fmpttd 7096	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)):𝐸⟶ℝ)
24		ssid 3958	. . . . . . . . . 10 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
25		cncfss 24961	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝐸–cn→ℝ) ⊆ (𝐸–cn→ℂ))
26	10, 24, 25	mp2an 702	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐸–cn→ℝ) ⊆ (𝐸–cn→ℂ)
27	26, 15	sselid 3934	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) ∈ (𝐸–cn→ℂ))
28		eqid 2762	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦))
29	28	negfcncf 24985	. . . . . . . 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		cncfcdm 24960	. . . . . . 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 596	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℝ) ↔ (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)):𝐸⟶ℝ))
33	23, 32	mpbird 259	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) ∈ (𝐸–cn→ℝ))
34	20, 33	eqeltrd 2862	. . . 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 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (ℝ D 𝐹):𝐸⟶ℝ)
38		ioossicc 13437	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵)
39	38	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵))
40	1, 2, 3	fct2relem 34891	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐸)
41	39, 40	sstrd 3946	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝐸)
42	41	sselda 3936	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 𝑥 ∈ 𝐸)
43	37, 42	ffvelcdmd 7066	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑥) ∈ ℝ)
44	43	lt0neg1d 11756	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (((ℝ D 𝐹)‘𝑥) < 0 ↔ 0 < -((ℝ D 𝐹)‘𝑥)))
45	36, 44	mpbid 234	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 0 < -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
46	20	adantr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → (ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦)))
47	46	fveq1d 6869	. . . . . 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 488	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ 𝑦 = 𝑥) → 𝑦 = 𝑥)
50	49	fveq2d 6871	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ 𝑦 = 𝑥) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑦) = ((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
51	50	negeqd 11424	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ 𝑦 = 𝑥) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑦) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
52	43	renegcld 11614	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → -((ℝ D 𝐹)‘𝑥) ∈ ℝ)
53	48, 51, 42, 52	fvmptd 6983	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -((ℝ D 𝐹)‘𝑦))‘𝑥) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
54	47, 53	eqtrd 2797	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → ((ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))‘𝑥) = -((ℝ D 𝐹)‘𝑥))
55	45, 54	breqtrrd 5128	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)) → 0 < ((ℝ D (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))‘𝑥))
56	1, 2, 3, 7, 34, 35, 55	fdvposlt 34893	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐴) < ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐵))
57		eqidd 2763	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)) = (𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦)))
58		simpr 488	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐴) → 𝑦 = 𝐴)
59	58	fveq2d 6871	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐴) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘𝐴))
60	59	negeqd 11424	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐴) → -(𝐹‘𝑦) = -(𝐹‘𝐴))
61	4, 2	ffvelcdmd 7066	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
62	61	renegcld 11614	. . . 4 ⊢ (𝜑 → -(𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
63	57, 60, 2, 62	fvmptd 6983	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐴) = -(𝐹‘𝐴))
64		simpr 488	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐵) → 𝑦 = 𝐵)
65	64	fveq2d 6871	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐵) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘𝐵))
66	65	negeqd 11424	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 = 𝐵) → -(𝐹‘𝑦) = -(𝐹‘𝐵))
67	4, 3	ffvelcdmd 7066	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ∈ ℝ)
68	67	renegcld 11614	. . . 4 ⊢ (𝜑 → -(𝐹‘𝐵) ∈ ℝ)
69	57, 66, 3, 68	fvmptd 6983	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ 𝐸 ↦ -(𝐹‘𝑦))‘𝐵) = -(𝐹‘𝐵))
70	56, 63, 69	3brtr3d 5131	. 2 ⊢ (𝜑 → -(𝐹‘𝐴) < -(𝐹‘𝐵))
71	67, 61	ltnegd 11765	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝐵) < (𝐹‘𝐴) ↔ -(𝐹‘𝐴) < -(𝐹‘𝐵)))
72	70, 71	mpbird 259	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐵) < (𝐹‘𝐴))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 399   = wceq 1560   ∈ wcel 2142  Vcvv 3454   ⊆ wss 3904  {cpr 4584   class class class wbr 5100   ↦ cmpt 5181  ⟶wf 6517  ‘cfv 6521  (class class class)co 7396  ℂcc 11071  ℝcr 11072  0cc0 11073   < clt 11216  -cneg 11415  (,)cioo 13349  [,]cicc 13352  –cn→ccncf 24938   D cdv 25925

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1815  ax-4 1829  ax-5 1930  ax-6 1987  ax-7 2028  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-rep 5227  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5322  ax-pr 5390  ax-un 7718  ax-inf2 9596  ax-cc 10392  ax-cnex 11129  ax-resscn 11130  ax-1cn 11131  ax-icn 11132  ax-addcl 11133  ax-addrcl 11134  ax-mulcl 11135  ax-mulrcl 11136  ax-mulcom 11137  ax-addass 11138  ax-mulass 11139  ax-distr 11140  ax-i2m1 11141  ax-1ne0 11142  ax-1rid 11143  ax-rnegex 11144  ax-rrecex 11145  ax-cnre 11146  ax-pre-lttri 11147  ax-pre-lttrn 11148  ax-pre-ltadd 11149  ax-pre-mulgt0 11150  ax-pre-sup 11151  ax-addf 11152

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1099  df-3an 1100  df-tru 1563  df-fal 1573  df-ex 1800  df-nf 1804  df-sb 2091  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3456  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-symdif 4205  df-nul 4286  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4583  df-pr 4585  df-tp 4587  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4906  df-iun 4951  df-iin 4952  df-disj 5068  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-se 5601  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6288  df-ord 6349  df-on 6350  df-lim 6351  df-suc 6352  df-iota 6477  df-fun 6523  df-fn 6524  df-f 6525  df-f1 6526  df-fo 6527  df-f1o 6528  df-fv 6529  df-isom 6530  df-riota 7353  df-ov 7399  df-oprab 7400  df-mpo 7401  df-of 7660  df-ofr 7661  df-om 7847  df-1st 7970  df-2nd 7971  df-supp 8141  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8342  df-rdg 8381  df-1o 8437  df-2o 8438  df-oadd 8441  df-omul 8442  df-er 8678  df-map 8810  df-pm 8811  df-ixp 8880  df-en 8928  df-dom 8929  df-sdom 8930  df-fin 8931  df-fsupp 9308  df-fi 9357  df-sup 9388  df-inf 9389  df-oi 9458  df-dju 9859  df-card 9897  df-acn 9900  df-pnf 11218  df-mnf 11219  df-xr 11220  df-ltxr 11221  df-le 11222  df-sub 11416  df-neg 11417  df-div 11845  df-nn 12211  df-2 12280  df-3 12281  df-4 12282  df-5 12283  df-6 12284  df-7 12285  df-8 12286  df-9 12287  df-n0 12482  df-z 12569  df-dec 12689  df-uz 12840  df-q 12950  df-rp 12994  df-xneg 13114  df-xadd 13115  df-xmul 13116  df-ioo 13353  df-ioc 13354  df-ico 13355  df-icc 13356  df-fz 13513  df-fzo 13660  df-fl 13802  df-mod 13880  df-seq 14015  df-exp 14075  df-hash 14344  df-cj 15126  df-re 15127  df-im 15128  df-sqrt 15262  df-abs 15263  df-limsup 15498  df-clim 15515  df-rlim 15516  df-sum 15714  df-struct 17183  df-sets 17200  df-slot 17218  df-ndx 17230  df-base 17246  df-ress 17267  df-plusg 17299  df-mulr 17300  df-starv 17301  df-sca 17302  df-vsca 17303  df-ip 17304  df-tset 17305  df-ple 17306  df-ds 17308  df-unif 17309  df-hom 17310  df-cco 17311  df-rest 17451  df-topn 17452  df-0g 17470  df-gsum 17471  df-topgen 17472  df-pt 17473  df-prds 17476  df-xrs 17532  df-qtop 17537  df-imas 17538  df-xps 17540  df-mre 17614  df-mrc 17615  df-acs 17617  df-mgm 18674  df-sgrp 18753  df-mnd 18769  df-submnd 18818  df-mulg 19110  df-cntz 19357  df-cmn 19822  df-psmet 21416  df-xmet 21417  df-met 21418  df-bl 21419  df-mopn 21420  df-fbas 21421  df-fg 21422  df-cnfld 21425  df-top 22954  df-topon 22971  df-topsp 22993  df-bases 23006  df-cld 23079  df-ntr 23080  df-cls 23081  df-nei 23158  df-lp 23196  df-perf 23197  df-cn 23287  df-cnp 23288  df-haus 23375  df-cmp 23447  df-tx 23622  df-hmeo 23815  df-fil 23906  df-fm 23998  df-flim 23999  df-flf 24000  df-xms 24380  df-ms 24381  df-tms 24382  df-cncf 24940  df-ovol 25526  df-vol 25527  df-mbf 25681  df-itg1 25682  df-itg2 25683  df-ibl 25684  df-itg 25685  df-0p 25732  df-limc 25928  df-dv 25929

This theorem is referenced by: (None)