Theorem imo72b2lem0 42149

Description: Lemma for imo72b2 42156. (Contributed by Stanislas Polu, 9-Mar-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
imo72b2lem0.1	⊢ (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
imo72b2lem0.2	⊢ (𝜑 → 𝐺:ℝ⟶ℝ)
imo72b2lem0.3	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
imo72b2lem0.4	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
imo72b2lem0.5	⊢ (𝜑 → ((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴 − 𝐵))) = (2 · ((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵))))
imo72b2lem0.6	⊢ (𝜑 → ∀𝑦 ∈ ℝ (abs‘(𝐹‘𝑦)) ≤ 1)

Assertion

Ref	Expression
imo72b2lem0	⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘𝐴)) · (abs‘(𝐺‘𝐵))) ≤ sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ))

Distinct variable groups:   𝑦,𝐹   𝜑,𝑦

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑦)   𝐵(𝑦)   𝐺(𝑦)

Proof of Theorem imo72b2lem0

Dummy variables 𝑐 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		imo72b2lem0.1	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
2		imo72b2lem0.3	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
3	1, 2	ffvelcdmd 7027	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
4	3	recnd 11113	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℂ)
5	4	idi 1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℂ)
6		imo72b2lem0.2	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐺:ℝ⟶ℝ)
7		imo72b2lem0.4	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
8	6, 7	ffvelcdmd 7027	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝐵) ∈ ℝ)
9	8	recnd 11113	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝐵) ∈ ℂ)
10	9	idi 1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝐵) ∈ ℂ)
11	5, 10	mulcld 11105	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵)) ∈ ℂ)
12	11	abscld 15252	. . 3 ⊢ (𝜑 → (abs‘((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵))) ∈ ℝ)
13		imaco 6196	. . . . . 6 ⊢ ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ) = (abs “ (𝐹 “ ℝ))
14	13	eqcomi 2746	. . . . 5 ⊢ (abs “ (𝐹 “ ℝ)) = ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ)
15		imassrn 6017	. . . . . . 7 ⊢ ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ) ⊆ ran (abs ∘ 𝐹)
16	15	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ) ⊆ ran (abs ∘ 𝐹))
17		absf 15153	. . . . . . . . . 10 ⊢ abs:ℂ⟶ℝ
18	17	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → abs:ℂ⟶ℝ)
19		ax-resscn 11038	. . . . . . . . . 10 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
20	19	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
21	18, 20	fssresd 6701	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (abs ↾ ℝ):ℝ⟶ℝ)
22	1, 21	fco2d 42146	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (abs ∘ 𝐹):ℝ⟶ℝ)
23	22	frnd 6668	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ran (abs ∘ 𝐹) ⊆ ℝ)
24	16, 23	sstrd 3949	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ) ⊆ ℝ)
25	14, 24	eqsstrid 3987	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs “ (𝐹 “ ℝ)) ⊆ ℝ)
26		0re 11087	. . . . . . . . . 10 ⊢ 0 ∈ ℝ
27	26	ne0ii 4292	. . . . . . . . 9 ⊢ ℝ ≠ ∅
28	27	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ℝ ≠ ∅)
29	28, 22	wnefimgd 42145	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ) ≠ ∅)
30	29	necomd 2997	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∅ ≠ ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ))
31	14	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (abs “ (𝐹 “ ℝ)) = ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ))
32	30, 31	neeqtrrd 3016	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∅ ≠ (abs “ (𝐹 “ ℝ)))
33	32	necomd 2997	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs “ (𝐹 “ ℝ)) ≠ ∅)
34		1red 11086	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
35		simpr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 = 1) → 𝑐 = 1)
36	35	breq2d 5112	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 = 1) → (𝑥 ≤ 𝑐 ↔ 𝑥 ≤ 1))
37	36	ralbidv 3172	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 = 1) → (∀𝑥 ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ))𝑥 ≤ 𝑐 ↔ ∀𝑥 ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ))𝑥 ≤ 1))
38		imo72b2lem0.6	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑦 ∈ ℝ (abs‘(𝐹‘𝑦)) ≤ 1)
39	1, 38	extoimad 42148	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ))𝑥 ≤ 1)
40	34, 37, 39	rspcedvd 3578	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ))𝑥 ≤ 𝑐)
41	25, 33, 40	suprcld 12048	. . 3 ⊢ (𝜑 → sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) ∈ ℝ)
42		2re 12157	. . . 4 ⊢ 2 ∈ ℝ
43	42	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
44		imo72b2lem0.5	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴 − 𝐵))) = (2 · ((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵))))
45	44	idi 1	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴 − 𝐵))) = (2 · ((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵))))
46	45	fveq2d 6838	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (abs‘((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴 − 𝐵)))) = (abs‘(2 · ((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵)))))
47		2cnd 12161	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
48	47, 11	mulcld 11105	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (2 · ((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵))) ∈ ℂ)
49	48	abscld 15252	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (abs‘(2 · ((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵)))) ∈ ℝ)
50	46, 49	eqeltrd 2838	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (abs‘((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴 − 𝐵)))) ∈ ℝ)
51	1	idi 1	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
52	2	idi 1	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
53	7	idi 1	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
54	52, 53	readdcld 11114	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ)
55	51, 54	ffvelcdmd 7027	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) ∈ ℝ)
56	55	recnd 11113	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) ∈ ℂ)
57	56	abscld 15252	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) ∈ ℝ)
58	52, 53	resubcld 11513	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐴 − 𝐵) ∈ ℝ)
59	51, 58	ffvelcdmd 7027	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘(𝐴 − 𝐵)) ∈ ℝ)
60	59	recnd 11113	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘(𝐴 − 𝐵)) ∈ ℂ)
61	60	abscld 15252	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴 − 𝐵))) ∈ ℝ)
62	57, 61	readdcld 11114	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) + (abs‘(𝐹‘(𝐴 − 𝐵)))) ∈ ℝ)
63	43, 41	remulcld 11115	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )) ∈ ℝ)
64	56, 60	abstrid 15272	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (abs‘((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴 − 𝐵)))) ≤ ((abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) + (abs‘(𝐹‘(𝐴 − 𝐵)))))
65	1, 54	fvco3d 6933	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴 + 𝐵)) = (abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))))
66	54, 22	wfximgfd 42147	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴 + 𝐵)) ∈ ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ))
67	31	idi 1	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (abs “ (𝐹 “ ℝ)) = ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ))
68	66, 67	eleqtrrd 2841	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴 + 𝐵)) ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ)))
69	65, 68	eqeltrrd 2839	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ)))
70	25, 33, 40, 69	suprubd 12047	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) ≤ sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ))
71	1, 58	fvco3d 6933	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴 − 𝐵)) = (abs‘(𝐹‘(𝐴 − 𝐵))))
72	58, 22	wfximgfd 42147	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴 − 𝐵)) ∈ ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ))
73	72, 31	eleqtrrd 2841	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴 − 𝐵)) ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ)))
74	71, 73	eqeltrrd 2839	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴 − 𝐵))) ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ)))
75	25, 33, 40, 74	suprubd 12047	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴 − 𝐵))) ≤ sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ))
76	57, 61, 41, 41, 70, 75	le2addd 11704	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) + (abs‘(𝐹‘(𝐴 − 𝐵)))) ≤ (sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
77	41	recnd 11113	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) ∈ ℂ)
78	77	2timesd 12326	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )) = (sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
79	78	eqcomd 2743	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )) = (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
80	79, 63	eqeltrd 2838	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )) ∈ ℝ)
81	76, 79, 62, 80	leeq2d 42141	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) + (abs‘(𝐹‘(𝐴 − 𝐵)))) ≤ (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
82	50, 62, 63, 64, 81	letrd 11242	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (abs‘((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴 − 𝐵)))) ≤ (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
83	82, 46, 50, 63	leeq1d 42140	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs‘(2 · ((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵)))) ≤ (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
84		0le2 12185	. . . . . 6 ⊢ 0 ≤ 2
85	84	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 2)
86	3	idi 1	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
87	8	idi 1	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝐵) ∈ ℝ)
88	86, 87	remulcld 11115	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵)) ∈ ℝ)
89	85, 43, 88	absmulrposd 42142	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (abs‘(2 · ((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵)))) = (2 · (abs‘((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵)))))
90	83, 89, 49, 63	leeq1d 42140	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2 · (abs‘((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵)))) ≤ (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
91		2pos 12186	. . . 4 ⊢ 0 < 2
92	91	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 < 2)
93	12, 41, 43, 90, 92	wwlemuld 42139	. 2 ⊢ (𝜑 → (abs‘((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵))) ≤ sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ))
94	4, 9	absmuld 15270	. . 3 ⊢ (𝜑 → (abs‘((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵))) = ((abs‘(𝐹‘𝐴)) · (abs‘(𝐺‘𝐵))))
95	94	idi 1	. 2 ⊢ (𝜑 → (abs‘((𝐹‘𝐴) · (𝐺‘𝐵))) = ((abs‘(𝐹‘𝐴)) · (abs‘(𝐺‘𝐵))))
96	93, 95, 12, 41	leeq1d 42140	1 ⊢ (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘𝐴)) · (abs‘(𝐺‘𝐵))) ≤ sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 397   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2941  ∀wral 3062   ⊆ wss 3905  ∅c0 4277   class class class wbr 5100  ran crn 5628   “ cima 5630   ∘ ccom 5631  ⟶wf 6484  ‘cfv 6488  (class class class)co 7346  supcsup 9306  ℂcc 10979  ℝcr 10980  0cc0 10981  1c1 10982   + caddc 10984   · cmul 10986   < clt 11119   ≤ cle 11120   − cmin 11315  2c2 12138  abscabs 15049

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 2708  ax-sep 5251  ax-nul 5258  ax-pow 5315  ax-pr 5379  ax-un 7659  ax-cnex 11037  ax-resscn 11038  ax-1cn 11039  ax-icn 11040  ax-addcl 11041  ax-addrcl 11042  ax-mulcl 11043  ax-mulrcl 11044  ax-mulcom 11045  ax-addass 11046  ax-mulass 11047  ax-distr 11048  ax-i2m1 11049  ax-1ne0 11050  ax-1rid 11051  ax-rnegex 11052  ax-rrecex 11053  ax-cnre 11054  ax-pre-lttri 11055  ax-pre-lttrn 11056  ax-pre-ltadd 11057  ax-pre-mulgt0 11058  ax-pre-sup 11059

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  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 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2815  df-nfc 2887  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3406  df-v 3445  df-sbc 3735  df-csb 3851  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3924  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4861  df-iun 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5184  df-tr 5218  df-id 5525  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5582  df-we 5584  df-xp 5633  df-rel 5634  df-cnv 5635  df-co 5636  df-dm 5637  df-rn 5638  df-res 5639  df-ima 5640  df-pred 6246  df-ord 6313  df-on 6314  df-lim 6315  df-suc 6316  df-iota 6440  df-fun 6490  df-fn 6491  df-f 6492  df-f1 6493  df-fo 6494  df-f1o 6495  df-fv 6496  df-riota 7302  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-om 7790  df-2nd 7909  df-frecs 8176  df-wrecs 8207  df-recs 8281  df-rdg 8320  df-er 8578  df-en 8814  df-dom 8815  df-sdom 8816  df-sup 9308  df-pnf 11121  df-mnf 11122  df-xr 11123  df-ltxr 11124  df-le 11125  df-sub 11317  df-neg 11318  df-div 11743  df-nn 12084  df-2 12146  df-3 12147  df-n0 12344  df-z 12430  df-uz 12693  df-rp 12841  df-seq 13832  df-exp 13893  df-cj 14914  df-re 14915  df-im 14916  df-sqrt 15050  df-abs 15051

This theorem is referenced by:  imo72b2  42156