Theorem ftc1 25808

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 24552	. . . . . . 7 ⊢ (topGen‘ran (,)) = (𝐿 ↾t ℝ)
4	1, 3	eqtr4i 2762	. . . . . 6 ⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (,))
5		retop 24511	. . . . . 6 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ Top
6	4, 5	eqeltri 2828	. . . . 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 13413	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
11	8, 9, 10	syl2anc 583	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
12		iooretop 24515	. . . . . 6 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ∈ (topGen‘ran (,))
13	12, 4	eleqtrri 2831	. . . . 5 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ∈ 𝐽
14	13	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ∈ 𝐽)
15		ioossicc 13417	. . . . 5 ⊢ (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵)
16	15	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵))
17		uniretop 24512	. . . . . 6 ⊢ ℝ = ∪ (topGen‘ran (,))
18	4	unieqi 4921	. . . . . 6 ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ (topGen‘ran (,))
19	17, 18	eqtr4i 2762	. . . . 5 ⊢ ℝ = ∪ 𝐽
20	19	ssntr 22795	. . . 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 836	. . 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 2731	. . 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 25807	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐶) ∈ ((𝑧 ∈ ((𝐴[,]𝐵) ∖ {𝐶}) ↦ (((𝐺‘𝑧) − (𝐺‘𝐶)) / (𝑧 − 𝐶))) limℂ 𝐶))
33		ax-resscn 11173	. . . 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 25804	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐷⟶ℂ)
36	24, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 35	ftc1lem2 25802	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐺:(𝐴[,]𝐵)⟶ℂ)
37	1, 2, 31, 34, 36, 11	eldv 25660	. 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 710	1 ⊢ (𝜑 → 𝐶(ℝ D 𝐺)(𝐹‘𝐶))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1540   ∈ wcel 2105   ∖ cdif 3945   ⊆ wss 3948  {csn 4628  ∪ cuni 4908   class class class wbr 5148   ↦ cmpt 5231  ran crn 5677  ‘cfv 6543  (class class class)co 7412  ℂcc 11114  ℝcr 11115   ≤ cle 11256   − cmin 11451   / cdiv 11878  (,)cioo 13331  [,]cicc 13334   ↾_t crest 17373  TopOpenctopn 17374  topGenctg 17390  ℂ_fldccnfld 21148  Topctop 22628  intcnt 22754   CnP ccnp 22962  𝐿¹cibl 25379  ∫citg 25380   lim_ℂ climc 25624   D cdv 25625

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-inf2 9642  ax-cc 10436  ax-cnex 11172  ax-resscn 11173  ax-1cn 11174  ax-icn 11175  ax-addcl 11176  ax-addrcl 11177  ax-mulcl 11178  ax-mulrcl 11179  ax-mulcom 11180  ax-addass 11181  ax-mulass 11182  ax-distr 11183  ax-i2m1 11184  ax-1ne0 11185  ax-1rid 11186  ax-rnegex 11187  ax-rrecex 11188  ax-cnre 11189  ax-pre-lttri 11190  ax-pre-lttrn 11191  ax-pre-ltadd 11192  ax-pre-mulgt0 11193  ax-pre-sup 11194  ax-addf 11195

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  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 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7674  df-ofr 7675  df-om 7860  df-1st 7979  df-2nd 7980  df-supp 8152  df-frecs 8272  df-wrecs 8303  df-recs 8377  df-rdg 8416  df-1o 8472  df-2o 8473  df-oadd 8476  df-omul 8477  df-er 8709  df-map 8828  df-pm 8829  df-ixp 8898  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9368  df-fi 9412  df-sup 9443  df-inf 9444  df-oi 9511  df-dju 9902  df-card 9940  df-acn 9943  df-pnf 11257  df-mnf 11258  df-xr 11259  df-ltxr 11260  df-le 11261  df-sub 11453  df-neg 11454  df-div 11879  df-nn 12220  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12480  df-z 12566  df-dec 12685  df-uz 12830  df-q 12940  df-rp 12982  df-xneg 13099  df-xadd 13100  df-xmul 13101  df-ioo 13335  df-ioc 13336  df-ico 13337  df-icc 13338  df-fz 13492  df-fzo 13635  df-fl 13764  df-mod 13842  df-seq 13974  df-exp 14035  df-hash 14298  df-cj 15053  df-re 15054  df-im 15055  df-sqrt 15189  df-abs 15190  df-clim 15439  df-rlim 15440  df-sum 15640  df-struct 17087  df-sets 17104  df-slot 17122  df-ndx 17134  df-base 17152  df-ress 17181  df-plusg 17217  df-mulr 17218  df-starv 17219  df-sca 17220  df-vsca 17221  df-ip 17222  df-tset 17223  df-ple 17224  df-ds 17226  df-unif 17227  df-hom 17228  df-cco 17229  df-rest 17375  df-topn 17376  df-0g 17394  df-gsum 17395  df-topgen 17396  df-pt 17397  df-prds 17400  df-xrs 17455  df-qtop 17460  df-imas 17461  df-xps 17463  df-mre 17537  df-mrc 17538  df-acs 17540  df-mgm 18568  df-sgrp 18647  df-mnd 18663  df-submnd 18709  df-mulg 18991  df-cntz 19226  df-cmn 19695  df-psmet 21140  df-xmet 21141  df-met 21142  df-bl 21143  df-mopn 21144  df-cnfld 21149  df-top 22629  df-topon 22646  df-topsp 22668  df-bases 22682  df-ntr 22757  df-cn 22964  df-cnp 22965  df-cmp 23124  df-tx 23299  df-hmeo 23492  df-xms 24059  df-ms 24060  df-tms 24061  df-cncf 24631  df-ovol 25226  df-vol 25227  df-mbf 25381  df-itg1 25382  df-itg2 25383  df-ibl 25384  df-itg 25385  df-0p 25432  df-limc 25628  df-dv 25629

This theorem is referenced by:  ftc1cn  25809