Theorem ftc1 25551

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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ftc1.j	. . . . . . 7 ⊢ 𝐽 = (𝐿 ↾t ℝ)
2		ftc1.l	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐿 = (TopOpen‘ℂfld)
3	2	tgioo2 24311	. . . . . . 7 ⊢ (topGen‘ran (,)) = (𝐿 ↾t ℝ)
4	1, 3	eqtr4i 2764	. . . . . 6 ⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (,))
5		retop 24270	. . . . . 6 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ Top
6	4, 5	eqeltri 2830	. . . . 5 ⊢ 𝐽 ∈ Top
7	6	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ Top)
8		ftc1.a	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
9		ftc1.b	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
10		iccssre 13403	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
11	8, 9, 10	syl2anc 585	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
12		iooretop 24274	. . . . . 6 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ∈ (topGen‘ran (,))
13	12, 4	eleqtrri 2833	. . . . 5 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ∈ 𝐽
14	13	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ∈ 𝐽)
15		ioossicc 13407	. . . . 5 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵)
16	15	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵))
17		uniretop 24271	. . . . . 6 ⊢ ℝ = ∪ (topGen‘ran (,))
18	4	unieqi 4921	. . . . . 6 ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ (topGen‘ran (,))
19	17, 18	eqtr4i 2764	. . . . 5 ⊢ ℝ = ∪ 𝐽
20	19	ssntr 22554	. . . 4 ⊢ (((𝐽 ∈ Top ∧ (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ) ∧ ((𝐴(,)𝐵) ∈ 𝐽 ∧ (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵))) → (𝐴(,)𝐵) ⊆ ((int‘𝐽)‘(𝐴[,]𝐵)))
21	7, 11, 14, 16, 20	syl22anc 838	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ ((int‘𝐽)‘(𝐴[,]𝐵)))
22		ftc1.c	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ (𝐴(,)𝐵))
23	21, 22	sseldd 3983	. 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 2733	. . 3 ⊢ (𝑧 ∈ ((𝐴[,]𝐵) ∖ {𝐶}) ↦ (((𝐺‘𝑧) − (𝐺‘𝐶)) / (𝑧 − 𝐶))) = (𝑧 ∈ ((𝐴[,]𝐵) ∖ {𝐶}) ↦ (((𝐺‘𝑧) − (𝐺‘𝐶)) / (𝑧 − 𝐶)))
32	24, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 22, 29, 1, 30, 2, 31	ftc1lem6 25550	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐶) ∈ ((𝑧 ∈ ((𝐴[,]𝐵) ∖ {𝐶}) ↦ (((𝐺‘𝑧) − (𝐺‘𝐶)) / (𝑧 − 𝐶))) limℂ 𝐶))
33		ax-resscn 11164	. . . 4 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
34	33	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
35	24, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 22, 29, 1, 30, 2	ftc1lem3 25547	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐷⟶ℂ)
36	24, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 35	ftc1lem2 25545	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐺:(𝐴[,]𝐵)⟶ℂ)
37	1, 2, 31, 34, 36, 11	eldv 25407	. 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))))
38	23, 32, 37	mpbir2and 712	1 ⊢ (𝜑 → 𝐶(ℝ D 𝐺)(𝐹‘𝐶))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1542   ∈ wcel 2107   ∖ cdif 3945   ⊆ wss 3948  {csn 4628  ∪ cuni 4908   class class class wbr 5148   ↦ cmpt 5231  ran crn 5677  ‘cfv 6541  (class class class)co 7406  ℂcc 11105  ℝcr 11106   ≤ cle 11246   − cmin 11441   / cdiv 11868  (,)cioo 13321  [,]cicc 13324   ↾_t crest 17363  TopOpenctopn 17364  topGenctg 17380  ℂ_fldccnfld 20937  Topctop 22387  intcnt 22513   CnP ccnp 22721  𝐿¹cibl 25126  ∫citg 25127   lim_ℂ climc 25371   D cdv 25372

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7722  ax-inf2 9633  ax-cc 10427  ax-cnex 11163  ax-resscn 11164  ax-1cn 11165  ax-icn 11166  ax-addcl 11167  ax-addrcl 11168  ax-mulcl 11169  ax-mulrcl 11170  ax-mulcom 11171  ax-addass 11172  ax-mulass 11173  ax-distr 11174  ax-i2m1 11175  ax-1ne0 11176  ax-1rid 11177  ax-rnegex 11178  ax-rrecex 11179  ax-cnre 11180  ax-pre-lttri 11181  ax-pre-lttrn 11182  ax-pre-ltadd 11183  ax-pre-mulgt0 11184  ax-pre-sup 11185  ax-addf 11186  ax-mulf 11187

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-symdif 4242  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-disj 5114  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6298  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6493  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 7362  df-ov 7409  df-oprab 7410  df-mpo 7411  df-of 7667  df-ofr 7668  df-om 7853  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-supp 8144  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8368  df-rdg 8407  df-1o 8463  df-2o 8464  df-oadd 8467  df-omul 8468  df-er 8700  df-map 8819  df-pm 8820  df-ixp 8889  df-en 8937  df-dom 8938  df-sdom 8939  df-fin 8940  df-fsupp 9359  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9502  df-dju 9893  df-card 9931  df-acn 9934  df-pnf 11247  df-mnf 11248  df-xr 11249  df-ltxr 11250  df-le 11251  df-sub 11443  df-neg 11444  df-div 11869  df-nn 12210  df-2 12272  df-3 12273  df-4 12274  df-5 12275  df-6 12276  df-7 12277  df-8 12278  df-9 12279  df-n0 12470  df-z 12556  df-dec 12675  df-uz 12820  df-q 12930  df-rp 12972  df-xneg 13089  df-xadd 13090  df-xmul 13091  df-ioo 13325  df-ioc 13326  df-ico 13327  df-icc 13328  df-fz 13482  df-fzo 13625  df-fl 13754  df-mod 13832  df-seq 13964  df-exp 14025  df-hash 14288  df-cj 15043  df-re 15044  df-im 15045  df-sqrt 15179  df-abs 15180  df-clim 15429  df-rlim 15430  df-sum 15630  df-struct 17077  df-sets 17094  df-slot 17112  df-ndx 17124  df-base 17142  df-ress 17171  df-plusg 17207  df-mulr 17208  df-starv 17209  df-sca 17210  df-vsca 17211  df-ip 17212  df-tset 17213  df-ple 17214  df-ds 17216  df-unif 17217  df-hom 17218  df-cco 17219  df-rest 17365  df-topn 17366  df-0g 17384  df-gsum 17385  df-topgen 17386  df-pt 17387  df-prds 17390  df-xrs 17445  df-qtop 17450  df-imas 17451  df-xps 17453  df-mre 17527  df-mrc 17528  df-acs 17530  df-mgm 18558  df-sgrp 18607  df-mnd 18623  df-submnd 18669  df-mulg 18946  df-cntz 19176  df-cmn 19645  df-psmet 20929  df-xmet 20930  df-met 20931  df-bl 20932  df-mopn 20933  df-cnfld 20938  df-top 22388  df-topon 22405  df-topsp 22427  df-bases 22441  df-ntr 22516  df-cn 22723  df-cnp 22724  df-cmp 22883  df-tx 23058  df-hmeo 23251  df-xms 23818  df-ms 23819  df-tms 23820  df-cncf 24386  df-ovol 24973  df-vol 24974  df-mbf 25128  df-itg1 25129  df-itg2 25130  df-ibl 25131  df-itg 25132  df-0p 25179  df-limc 25375  df-dv 25376

This theorem is referenced by:  ftc1cn  25552