MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ftc1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ftc1 26369
Description: The Fundamental Theorem of Calculus, part one. The function formed by varying the right endpoint of an integral is differentiable at 𝐶 with derivative 𝐹(𝐶) if the original function is continuous at 𝐶. This is part of Metamath 100 proof #15. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Sep-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
ftc1.g 𝐺 = (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↦ ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹‘𝑡) d𝑡)
ftc1.a (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
ftc1.b (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
ftc1.le (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
ftc1.s (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝐷)
ftc1.d (𝜑 → 𝐷 ⊆ ℝ)
ftc1.i (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐿1)
ftc1.c (𝜑 → 𝐶 ∈ (𝐴(,)𝐵))
ftc1.f (𝜑 → 𝐹 ∈ ((𝐾 CnP 𝐿)‘𝐶))
ftc1.j 𝐽 = (𝐿 ↾t ℝ)
ftc1.k 𝐾 = (𝐿 ↾t 𝐷)
ftc1.l 𝐿 = (TopOpen‘ℂfld)
Assertion
Ref Expression
ftc1 (𝜑 → 𝐶(ℝ D 𝐺)(𝐹‘𝐶))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑡,𝐶   𝑡,𝐷,𝑥   𝑡,𝐴,𝑥   𝑡,𝐵,𝑥   𝜑,𝑡,𝑥   𝑡,𝐹,𝑥   𝑥,𝐿
Allowed substitution hints:   𝐺(𝑥, 𝑡)   𝐽(𝑥, 𝑡)   𝐾(𝑥, 𝑡)   𝐿(𝑡)

Proof of Theorem ftc1
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ftc1.j . . . . . . 7 𝐽 = (𝐿 ↾t ℝ)
2 ftc1.l . . . . . . . 8 𝐿 = (TopOpen‘ℂfld)
32tgioo2 25129 . . . . . . 7 (topGen‘ran (,)) = (𝐿 ↾t ℝ)
41, 3eqtr4i 2786 . . . . . 6 𝐽 = (topGen‘ran (,))
5 retop 25087 . . . . . 6 (topGen‘ran (,)) ∈ Top
64, 5eqeltri 2856 . . . . 5 𝐽 ∈ Top
76a1i 11 . . . 4 (𝜑 → 𝐽 ∈ Top)
8 ftc1.a . . . . 5 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
9 ftc1.b . . . . 5 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
10 iccssre 13565 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
118, 9, 10syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
12 iooretop 25091 . . . . . 6 (𝐴(,)𝐵) ∈ (topGen‘ran (,))
1312, 4eleqtrri 2859 . . . . 5 (𝐴(,)𝐵) ∈ 𝐽
1413a1i 11 . . . 4 (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ∈ 𝐽)
15 ioossicc 13569 . . . . 5 (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵)
1615a1i 11 . . . 4 (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵))
17 uniretop 25088 . . . . . 6 ℝ = ∪ (topGen‘ran (,))
184unieqi 4878 . . . . . 6 ∪ 𝐽 = ∪ (topGen‘ran (,))
1917, 18eqtr4i 2786 . . . . 5 ℝ = ∪ 𝐽
2019ssntr 23383 . . . 4 (((𝐽 ∈ Top ∧ (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ) ∧ ((𝐴(,)𝐵) ∈ 𝐽 ∧ (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵))) → (𝐴(,)𝐵) ⊆ ((int‘𝐽)‘(𝐴[,]𝐵)))
217, 11, 14, 16, 20syl22anc 852 . . 3 (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ ((int‘𝐽)‘(𝐴[,]𝐵)))
22 ftc1.c . . 3 (𝜑 → 𝐶 ∈ (𝐴(,)𝐵))
2321, 22sseldd 3910 . 2 (𝜑 → 𝐶 ∈ ((int‘𝐽)‘(𝐴[,]𝐵)))
24 ftc1.g . . 3 𝐺 = (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↦ ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹‘𝑡) d𝑡)
25 ftc1.le . . 3 (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
26 ftc1.s . . 3 (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝐷)
27 ftc1.d . . 3 (𝜑 → 𝐷 ⊆ ℝ)
28 ftc1.i . . 3 (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐿1)
29 ftc1.f . . 3 (𝜑 → 𝐹 ∈ ((𝐾 CnP 𝐿)‘𝐶))
30 ftc1.k . . 3 𝐾 = (𝐿 ↾t 𝐷)
31 eqid 2760 . . 3 (𝑧 ∈ ((𝐴[,]𝐵) ∖ {𝐶}) ↦ (((𝐺‘𝑧) − (𝐺‘𝐶)) / (𝑧 − 𝐶))) = (𝑧 ∈ ((𝐴[,]𝐵) ∖ {𝐶}) ↦ (((𝐺‘𝑧) − (𝐺‘𝐶)) / (𝑧 − 𝐶)))
3224, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 22, 29, 1, 30, 2, 31ftc1lem6 26368 . 2 (𝜑 → (𝐹‘𝐶) ∈ ((𝑧 ∈ ((𝐴[,]𝐵) ∖ {𝐶}) ↦ (((𝐺‘𝑧) − (𝐺‘𝐶)) / (𝑧 − 𝐶))) limℂ 𝐶))
33 ax-resscn 11262 . . . 4 ℝ ⊆ ℂ
3433a1i 11 . . 3 (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
3524, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 22, 29, 1, 30, 2ftc1lem3 26365 . . . 4 (𝜑 → 𝐹:𝐷⟶ℂ)
3624, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 35ftc1lem2 26363 . . 3 (𝜑 → 𝐺:(𝐴[,]𝐵)⟶ℂ)
371, 2, 31, 34, 36, 11eldv 26225 . 2 (𝜑 → (𝐶(ℝ D 𝐺)(𝐹‘𝐶) ↔ (𝐶 ∈ ((int‘𝐽)‘(𝐴[,]𝐵)) ∧ (𝐹‘𝐶) ∈ ((𝑧 ∈ ((𝐴[,]𝐵) ∖ {𝐶}) ↦ (((𝐺‘𝑧) − (𝐺‘𝐶)) / (𝑧 − 𝐶))) limℂ 𝐶))))
3823, 32, 37mpbir2and 726 1 (𝜑 → 𝐶(ℝ D 𝐺)(𝐹‘𝐶))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ⊆ wss 3896   ∖ cdif 4044  {csn 4584  ∪ cuni 4866   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  ran crn 5651  ‘cfv 6541  (class class class)co 7422  ℂcc 11203  ℝcr 11204   ≤ cle 11349   − cmin 11546   / cdiv 11978  (,)cioo 13481  [,]cicc 13484   ↾t crest 17598  TopOpenctopn 17599  topGenctg 17615  ℂfldccnfld 21685  Topctop 23218  intcnt 23342   CnP ccnp 23550  𝐿1cibl 25945  ∫citg 25946   limℂ climc 26189   D cdv 26190
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7753  ax-inf2 9647  ax-cc 10518  ax-cnex 11261  ax-resscn 11262  ax-1cn 11263  ax-icn 11264  ax-addcl 11265  ax-addrcl 11266  ax-mulcl 11267  ax-mulrcl 11268  ax-mulcom 11269  ax-addass 11270  ax-mulass 11271  ax-distr 11272  ax-i2m1 11273  ax-1ne0 11274  ax-1rid 11275  ax-rnegex 11276  ax-rrecex 11277  ax-cnre 11278  ax-pre-lttri 11279  ax-pre-lttrn 11280  ax-pre-ltadd 11281  ax-pre-mulgt0 11282  ax-pre-sup 11283  ax-addf 11284
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-symdif 4197  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-disj 5070  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-isom 6550  df-riota 7379  df-ov 7425  df-oprab 7426  df-mpo 7427  df-of 7695  df-ofr 7696  df-om 7880  df-1st 8003  df-2nd 8004  df-supp 8182  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8384  df-rdg 8423  df-1o 8481  df-2o 8482  df-oadd 8485  df-omul 8486  df-er 8722  df-map 8854  df-pm 8855  df-ixp 8931  df-en 8979  df-dom 8980  df-sdom 8981  df-fin 8982  df-fsupp 9359  df-fi 9408  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9509  df-dju 9987  df-card 10025  df-acn 10028  df-pnf 11350  df-mnf 11351  df-xr 11352  df-ltxr 11353  df-le 11354  df-sub 11548  df-neg 11549  df-div 11979  df-nn 12341  df-2 12410  df-3 12411  df-4 12412  df-5 12413  df-6 12414  df-7 12415  df-8 12416  df-9 12417  df-n0 12612  df-z 12699  df-dec 12820  df-uz 12971  df-q 13081  df-rp 13126  df-xneg 13246  df-xadd 13247  df-xmul 13248  df-ioo 13485  df-ioc 13486  df-ico 13487  df-icc 13488  df-fz 13645  df-fzo 13794  df-fl 13937  df-mod 14015  df-seq 14150  df-exp 14210  df-hash 14480  df-cj 15273  df-re 15274  df-im 15275  df-sqrt 15409  df-abs 15410  df-clim 15662  df-rlim 15663  df-sum 15861  df-struct 17332  df-sets 17349  df-slot 17367  df-ndx 17379  df-base 17395  df-ress 17416  df-plusg 17448  df-mulr 17449  df-starv 17450  df-sca 17451  df-vsca 17452  df-ip 17453  df-tset 17454  df-ple 17455  df-ds 17457  df-unif 17458  df-hom 17459  df-cco 17460  df-rest 17600  df-topn 17601  df-0g 17619  df-gsum 17620  df-topgen 17621  df-pt 17622  df-prds 17625  df-xrs 17681  df-qtop 17686  df-imas 17687  df-xps 17689  df-mre 17763  df-mrc 17764  df-acs 17766  df-mgm 18823  df-sgrp 18915  df-mnd 18931  df-submnd 18986  df-mulg 19285  df-cntz 19538  df-cmn 20003  df-psmet 21677  df-xmet 21678  df-met 21679  df-bl 21680  df-mopn 21681  df-cnfld 21686  df-top 23219  df-topon 23236  df-topsp 23258  df-bases 23271  df-ntr 23345  df-cn 23552  df-cnp 23553  df-cmp 23712  df-tx 23888  df-hmeo 24081  df-xms 24646  df-ms 24647  df-tms 24648  df-cncf 25206  df-ovol 25792  df-vol 25793  df-mbf 25947  df-itg1 25948  df-itg2 25949  df-ibl 25950  df-itg 25951  df-0p 25998  df-limc 26193  df-dv 26194
This theorem is used by:  ftc1cn  26370
  Copyright terms: Public domain W3C validator