Users' Mathboxes Mathbox for Stanislas Polu < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  imo72b2lem0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem imo72b2lem0 42907
Description: Lemma for imo72b2 42914. (Contributed by Stanislas Polu, 9-Mar-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
imo72b2lem0.1 (πœ‘ β†’ 𝐹:β„βŸΆβ„)
imo72b2lem0.2 (πœ‘ β†’ 𝐺:β„βŸΆβ„)
imo72b2lem0.3 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ ℝ)
imo72b2lem0.4 (πœ‘ β†’ 𝐡 ∈ ℝ)
imo72b2lem0.5 (πœ‘ β†’ ((πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) + (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡))) = (2 Β· ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))))
imo72b2lem0.6 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘¦ ∈ ℝ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘¦)) ≀ 1)
Assertion
Ref Expression
imo72b2lem0 (πœ‘ β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π΄)) Β· (absβ€˜(πΊβ€˜π΅))) ≀ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ))
Distinct variable groups:   𝑦,𝐹   πœ‘,𝑦
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑦)   𝐡(𝑦)   𝐺(𝑦)

Proof of Theorem imo72b2lem0
Dummy variables 𝑐 π‘₯ are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 imo72b2lem0.1 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐹:β„βŸΆβ„)
2 imo72b2lem0.3 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ ℝ)
31, 2ffvelcdmd 7087 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜π΄) ∈ ℝ)
43recnd 11241 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜π΄) ∈ β„‚)
54idi 1 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜π΄) ∈ β„‚)
6 imo72b2lem0.2 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐺:β„βŸΆβ„)
7 imo72b2lem0.4 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐡 ∈ ℝ)
86, 7ffvelcdmd 7087 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (πΊβ€˜π΅) ∈ ℝ)
98recnd 11241 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (πΊβ€˜π΅) ∈ β„‚)
109idi 1 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (πΊβ€˜π΅) ∈ β„‚)
115, 10mulcld 11233 . . . 4 (πœ‘ β†’ ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)) ∈ β„‚)
1211abscld 15382 . . 3 (πœ‘ β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))) ∈ ℝ)
13 imaco 6250 . . . . . 6 ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ) = (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ))
1413eqcomi 2741 . . . . 5 (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)) = ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ)
15 imassrn 6070 . . . . . . 7 ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ) βŠ† ran (abs ∘ 𝐹)
1615a1i 11 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ) βŠ† ran (abs ∘ 𝐹))
17 absf 15283 . . . . . . . . . 10 abs:β„‚βŸΆβ„
1817a1i 11 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ abs:β„‚βŸΆβ„)
19 ax-resscn 11166 . . . . . . . . . 10 ℝ βŠ† β„‚
2019a1i 11 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ ℝ βŠ† β„‚)
2118, 20fssresd 6758 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (abs β†Ύ ℝ):β„βŸΆβ„)
221, 21fco2d 42904 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (abs ∘ 𝐹):β„βŸΆβ„)
2322frnd 6725 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ ran (abs ∘ 𝐹) βŠ† ℝ)
2416, 23sstrd 3992 . . . . 5 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ) βŠ† ℝ)
2514, 24eqsstrid 4030 . . . 4 (πœ‘ β†’ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)) βŠ† ℝ)
26 0re 11215 . . . . . . . . . 10 0 ∈ ℝ
2726ne0ii 4337 . . . . . . . . 9 ℝ β‰  βˆ…
2827a1i 11 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ ℝ β‰  βˆ…)
2928, 22wnefimgd 42903 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ) β‰  βˆ…)
3029necomd 2996 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ βˆ… β‰  ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ))
3114a1i 11 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)) = ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ))
3230, 31neeqtrrd 3015 . . . . 5 (πœ‘ β†’ βˆ… β‰  (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)))
3332necomd 2996 . . . 4 (πœ‘ β†’ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)) β‰  βˆ…)
34 1red 11214 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 1 ∈ ℝ)
35 simpr 485 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ 𝑐 = 1) β†’ 𝑐 = 1)
3635breq2d 5160 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ 𝑐 = 1) β†’ (π‘₯ ≀ 𝑐 ↔ π‘₯ ≀ 1))
3736ralbidv 3177 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ 𝑐 = 1) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ))π‘₯ ≀ 𝑐 ↔ βˆ€π‘₯ ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ))π‘₯ ≀ 1))
38 imo72b2lem0.6 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘¦ ∈ ℝ (absβ€˜(πΉβ€˜π‘¦)) ≀ 1)
391, 38extoimad 42906 . . . . 5 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘₯ ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ))π‘₯ ≀ 1)
4034, 37, 39rspcedvd 3614 . . . 4 (πœ‘ β†’ βˆƒπ‘ ∈ ℝ βˆ€π‘₯ ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ))π‘₯ ≀ 𝑐)
4125, 33, 40suprcld 12176 . . 3 (πœ‘ β†’ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ) ∈ ℝ)
42 2re 12285 . . . 4 2 ∈ ℝ
4342a1i 11 . . 3 (πœ‘ β†’ 2 ∈ ℝ)
44 imo72b2lem0.5 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ ((πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) + (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡))) = (2 Β· ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))))
4544idi 1 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ ((πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) + (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡))) = (2 Β· ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))))
4645fveq2d 6895 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) + (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)))) = (absβ€˜(2 Β· ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)))))
47 2cnd 12289 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ 2 ∈ β„‚)
4847, 11mulcld 11233 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (2 Β· ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))) ∈ β„‚)
4948abscld 15382 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(2 Β· ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)))) ∈ ℝ)
5046, 49eqeltrd 2833 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) + (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)))) ∈ ℝ)
511idi 1 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ 𝐹:β„βŸΆβ„)
522idi 1 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ ℝ)
537idi 1 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ 𝐡 ∈ ℝ)
5452, 53readdcld 11242 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (𝐴 + 𝐡) ∈ ℝ)
5551, 54ffvelcdmd 7087 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) ∈ ℝ)
5655recnd 11241 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) ∈ β„‚)
5756abscld 15382 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) ∈ ℝ)
5852, 53resubcld 11641 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (𝐴 βˆ’ 𝐡) ∈ ℝ)
5951, 58ffvelcdmd 7087 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)) ∈ ℝ)
6059recnd 11241 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)) ∈ β„‚)
6160abscld 15382 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡))) ∈ ℝ)
6257, 61readdcld 11242 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) + (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)))) ∈ ℝ)
6343, 41remulcld 11243 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (2 Β· sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )) ∈ ℝ)
6456, 60abstrid 15402 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) + (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)))) ≀ ((absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) + (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)))))
651, 54fvco3d 6991 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 + 𝐡)) = (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))))
6654, 22wfximgfd 42905 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 + 𝐡)) ∈ ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ))
6731idi 1 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)) = ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ))
6866, 67eleqtrrd 2836 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 + 𝐡)) ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)))
6965, 68eqeltrrd 2834 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)))
7025, 33, 40, 69suprubd 12175 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) ≀ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ))
711, 58fvco3d 6991 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)) = (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡))))
7258, 22wfximgfd 42905 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)) ∈ ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ))
7372, 31eleqtrrd 2836 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)) ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)))
7471, 73eqeltrrd 2834 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡))) ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)))
7525, 33, 40, 74suprubd 12175 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡))) ≀ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ))
7657, 61, 41, 41, 70, 75le2addd 11832 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) + (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)))) ≀ (sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )))
7741recnd 11241 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ) ∈ β„‚)
78772timesd 12454 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (2 Β· sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )) = (sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )))
7978eqcomd 2738 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )) = (2 Β· sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )))
8079, 63eqeltrd 2833 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )) ∈ ℝ)
8176, 79, 62, 80leeq2d 42899 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) + (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)))) ≀ (2 Β· sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )))
8250, 62, 63, 64, 81letrd 11370 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) + (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)))) ≀ (2 Β· sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )))
8382, 46, 50, 63leeq1d 42898 . . . 4 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(2 Β· ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)))) ≀ (2 Β· sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )))
84 0le2 12313 . . . . . 6 0 ≀ 2
8584a1i 11 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 0 ≀ 2)
863idi 1 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜π΄) ∈ ℝ)
878idi 1 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (πΊβ€˜π΅) ∈ ℝ)
8886, 87remulcld 11243 . . . . 5 (πœ‘ β†’ ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)) ∈ ℝ)
8985, 43, 88absmulrposd 42900 . . . 4 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(2 Β· ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)))) = (2 Β· (absβ€˜((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)))))
9083, 89, 49, 63leeq1d 42898 . . 3 (πœ‘ β†’ (2 Β· (absβ€˜((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)))) ≀ (2 Β· sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )))
91 2pos 12314 . . . 4 0 < 2
9291a1i 11 . . 3 (πœ‘ β†’ 0 < 2)
9312, 41, 43, 90, 92wwlemuld 42897 . 2 (πœ‘ β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))) ≀ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ))
944, 9absmuld 15400 . . 3 (πœ‘ β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))) = ((absβ€˜(πΉβ€˜π΄)) Β· (absβ€˜(πΊβ€˜π΅))))
9594idi 1 . 2 (πœ‘ β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))) = ((absβ€˜(πΉβ€˜π΄)) Β· (absβ€˜(πΊβ€˜π΅))))
9693, 95, 12, 41leeq1d 42898 1 (πœ‘ β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜π΄)) Β· (absβ€˜(πΊβ€˜π΅))) ≀ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   β‰  wne 2940  βˆ€wral 3061   βŠ† wss 3948  βˆ…c0 4322   class class class wbr 5148  ran crn 5677   β€œ cima 5679   ∘ ccom 5680  βŸΆwf 6539  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7408  supcsup 9434  β„‚cc 11107  β„cr 11108  0cc0 11109  1c1 11110   + caddc 11112   Β· cmul 11114   < clt 11247   ≀ cle 11248   βˆ’ cmin 11443  2c2 12266  abscabs 15180
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-pre-sup 11187
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  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-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-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7855  df-2nd 7975  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-er 8702  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-sup 9436  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-nn 12212  df-2 12274  df-3 12275  df-n0 12472  df-z 12558  df-uz 12822  df-rp 12974  df-seq 13966  df-exp 14027  df-cj 15045  df-re 15046  df-im 15047  df-sqrt 15181  df-abs 15182
This theorem is referenced by:  imo72b2  42914
  Copyright terms: Public domain W3C validator