Theorem fvinim0ffz 13717

Description: The function values for the borders of a finite interval of integers, which is the domain of the function, are not in the image of the interior of the interval iff the intersection of the images of the interior and the borders is empty. (Contributed by Alexander van der Vekens, 31-Oct-2017.) (Revised by AV, 5-Feb-2021.)

Assertion

Ref	Expression
fvinim0ffz	⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((𝐹 “ {0, 𝐾}) ∩ (𝐹 “ (1..^𝐾))) = ∅ ↔ ((𝐹‘0) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ∧ (𝐹‘𝐾) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾)))))

Proof of Theorem fvinim0ffz

Dummy variable 𝑣 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ffn 6670	. . . . . 6 ⊢ (𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 → 𝐹 Fn (0...𝐾))
2	1	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐹 Fn (0...𝐾))
3		0nn0 12428	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ ℕ0
4	3	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 0 ∈ ℕ0)
5		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐾 ∈ ℕ0)
6		nn0ge0 12438	. . . . . . 7 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → 0 ≤ 𝐾)
7	6	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 0 ≤ 𝐾)
8		elfz2nn0 13546	. . . . . 6 ⊢ (0 ∈ (0...𝐾) ↔ (0 ∈ ℕ0 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0 ∧ 0 ≤ 𝐾))
9	4, 5, 7, 8	syl3anbrc 1345	. . . . 5 ⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 0 ∈ (0...𝐾))
10		id 22	. . . . . . 7 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → 𝐾 ∈ ℕ0)
11		nn0re 12422	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → 𝐾 ∈ ℝ)
12	11	leidd 11715	. . . . . . 7 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → 𝐾 ≤ 𝐾)
13		elfz2nn0 13546	. . . . . . 7 ⊢ (𝐾 ∈ (0...𝐾) ↔ (𝐾 ∈ ℕ0 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0 ∧ 𝐾 ≤ 𝐾))
14	10, 10, 12, 13	syl3anbrc 1345	. . . . . 6 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → 𝐾 ∈ (0...𝐾))
15	14	adantl 481	. . . . 5 ⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐾 ∈ (0...𝐾))
16		fnimapr 6925	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 Fn (0...𝐾) ∧ 0 ∈ (0...𝐾) ∧ 𝐾 ∈ (0...𝐾)) → (𝐹 “ {0, 𝐾}) = {(𝐹‘0), (𝐹‘𝐾)})
17	2, 9, 15, 16	syl3anc 1374	. . . 4 ⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐹 “ {0, 𝐾}) = {(𝐹‘0), (𝐹‘𝐾)})
18	17	ineq1d 4173	. . 3 ⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐹 “ {0, 𝐾}) ∩ (𝐹 “ (1..^𝐾))) = ({(𝐹‘0), (𝐹‘𝐾)} ∩ (𝐹 “ (1..^𝐾))))
19	18	eqeq1d 2739	. 2 ⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((𝐹 “ {0, 𝐾}) ∩ (𝐹 “ (1..^𝐾))) = ∅ ↔ ({(𝐹‘0), (𝐹‘𝐾)} ∩ (𝐹 “ (1..^𝐾))) = ∅))
20		disj 4404	. . 3 ⊢ (({(𝐹‘0), (𝐹‘𝐾)} ∩ (𝐹 “ (1..^𝐾))) = ∅ ↔ ∀𝑣 ∈ {(𝐹‘0), (𝐹‘𝐾)} ¬ 𝑣 ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾)))
21		fvex 6855	. . . 4 ⊢ (𝐹‘0) ∈ V
22		fvex 6855	. . . 4 ⊢ (𝐹‘𝐾) ∈ V
23		eleq1 2825	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 = (𝐹‘0) → (𝑣 ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ↔ (𝐹‘0) ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾))))
24	23	notbid 318	. . . . 5 ⊢ (𝑣 = (𝐹‘0) → (¬ 𝑣 ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ↔ ¬ (𝐹‘0) ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾))))
25		df-nel 3038	. . . . 5 ⊢ ((𝐹‘0) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ↔ ¬ (𝐹‘0) ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾)))
26	24, 25	bitr4di 289	. . . 4 ⊢ (𝑣 = (𝐹‘0) → (¬ 𝑣 ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ↔ (𝐹‘0) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾))))
27		eleq1 2825	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 = (𝐹‘𝐾) → (𝑣 ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ↔ (𝐹‘𝐾) ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾))))
28	27	notbid 318	. . . . 5 ⊢ (𝑣 = (𝐹‘𝐾) → (¬ 𝑣 ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ↔ ¬ (𝐹‘𝐾) ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾))))
29		df-nel 3038	. . . . 5 ⊢ ((𝐹‘𝐾) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ↔ ¬ (𝐹‘𝐾) ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾)))
30	28, 29	bitr4di 289	. . . 4 ⊢ (𝑣 = (𝐹‘𝐾) → (¬ 𝑣 ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ↔ (𝐹‘𝐾) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾))))
31	21, 22, 26, 30	ralpr 4659	. . 3 ⊢ (∀𝑣 ∈ {(𝐹‘0), (𝐹‘𝐾)} ¬ 𝑣 ∈ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ↔ ((𝐹‘0) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ∧ (𝐹‘𝐾) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾))))
32	20, 31	bitri 275	. 2 ⊢ (({(𝐹‘0), (𝐹‘𝐾)} ∩ (𝐹 “ (1..^𝐾))) = ∅ ↔ ((𝐹‘0) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ∧ (𝐹‘𝐾) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾))))
33	19, 32	bitrdi 287	1 ⊢ ((𝐹:(0...𝐾)⟶𝑉 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (((𝐹 “ {0, 𝐾}) ∩ (𝐹 “ (1..^𝐾))) = ∅ ↔ ((𝐹‘0) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾)) ∧ (𝐹‘𝐾) ∉ (𝐹 “ (1..^𝐾)))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   ∉ wnel 3037  ∀wral 3052   ∩ cin 3902  ∅c0 4287  {cpr 4584   class class class wbr 5100   “ cima 5635   Fn wfn 6495  ⟶wf 6496  ‘cfv 6500  (class class class)co 7368  0cc0 11038  1c1 11039   ≤ cle 11179  ℕ₀cn0 12413  ...cfz 13435  ..^cfzo 13582

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-er 8645  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-nn 12158  df-n0 12414  df-z 12501  df-uz 12764  df-fz 13436

This theorem is referenced by:  injresinjlem  13718  pthdivtx  29812  pthdlem2  29853