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 43498
Description: Lemma for imo72b2 43505. (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 7081 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜π΄) ∈ ℝ)
43recnd 11246 . . . . . 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 7081 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (πΊβ€˜π΅) ∈ ℝ)
98recnd 11246 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (πΊβ€˜π΅) ∈ β„‚)
109idi 1 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (πΊβ€˜π΅) ∈ β„‚)
115, 10mulcld 11238 . . . 4 (πœ‘ β†’ ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)) ∈ β„‚)
1211abscld 15389 . . 3 (πœ‘ β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))) ∈ ℝ)
13 imaco 6244 . . . . . 6 ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ) = (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ))
1413eqcomi 2735 . . . . 5 (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)) = ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ)
15 imassrn 6064 . . . . . . 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 15290 . . . . . . . . . 10 abs:β„‚βŸΆβ„
1817a1i 11 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ abs:β„‚βŸΆβ„)
19 ax-resscn 11169 . . . . . . . . . 10 ℝ βŠ† β„‚
2019a1i 11 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ ℝ βŠ† β„‚)
2118, 20fssresd 6752 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (abs β†Ύ ℝ):β„βŸΆβ„)
221, 21fco2d 43495 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (abs ∘ 𝐹):β„βŸΆβ„)
2322frnd 6719 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ ran (abs ∘ 𝐹) βŠ† ℝ)
2416, 23sstrd 3987 . . . . 5 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ) βŠ† ℝ)
2514, 24eqsstrid 4025 . . . 4 (πœ‘ β†’ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)) βŠ† ℝ)
26 0re 11220 . . . . . . . . . 10 0 ∈ ℝ
2726ne0ii 4332 . . . . . . . . 9 ℝ β‰  βˆ…
2827a1i 11 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ ℝ β‰  βˆ…)
2928, 22wnefimgd 43494 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ) β‰  βˆ…)
3029necomd 2990 . . . . . 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 3009 . . . . 5 (πœ‘ β†’ βˆ… β‰  (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)))
3332necomd 2990 . . . 4 (πœ‘ β†’ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)) β‰  βˆ…)
34 1red 11219 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 1 ∈ ℝ)
35 simpr 484 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ 𝑐 = 1) β†’ 𝑐 = 1)
3635breq2d 5153 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ 𝑐 = 1) β†’ (π‘₯ ≀ 𝑐 ↔ π‘₯ ≀ 1))
3736ralbidv 3171 . . . . 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 43497 . . . . 5 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘₯ ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ))π‘₯ ≀ 1)
4034, 37, 39rspcedvd 3608 . . . 4 (πœ‘ β†’ βˆƒπ‘ ∈ ℝ βˆ€π‘₯ ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ))π‘₯ ≀ 𝑐)
4125, 33, 40suprcld 12181 . . 3 (πœ‘ β†’ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ) ∈ ℝ)
42 2re 12290 . . . 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 6889 . . . . . . 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 12294 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ 2 ∈ β„‚)
4847, 11mulcld 11238 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (2 Β· ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))) ∈ β„‚)
4948abscld 15389 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(2 Β· ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)))) ∈ ℝ)
5046, 49eqeltrd 2827 . . . . . 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 11247 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (𝐴 + 𝐡) ∈ ℝ)
5551, 54ffvelcdmd 7081 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) ∈ ℝ)
5655recnd 11246 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡)) ∈ β„‚)
5756abscld 15389 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) ∈ ℝ)
5852, 53resubcld 11646 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (𝐴 βˆ’ 𝐡) ∈ ℝ)
5951, 58ffvelcdmd 7081 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)) ∈ ℝ)
6059recnd 11246 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)) ∈ β„‚)
6160abscld 15389 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡))) ∈ ℝ)
6257, 61readdcld 11247 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ ((absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) + (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)))) ∈ ℝ)
6343, 41remulcld 11248 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ (2 Β· sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < )) ∈ ℝ)
6456, 60abstrid 15409 . . . . . 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 6985 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 + 𝐡)) = (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))))
6654, 22wfximgfd 43496 . . . . . . . . . . 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 2830 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 + 𝐡)) ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)))
6965, 68eqeltrrd 2828 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)))
7025, 33, 40, 69suprubd 12180 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 + 𝐡))) ≀ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ))
711, 58fvco3d 6985 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)) = (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡))))
7258, 22wfximgfd 43496 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)) ∈ ((abs ∘ 𝐹) β€œ ℝ))
7372, 31eleqtrrd 2830 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ ((abs ∘ 𝐹)β€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡)) ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)))
7471, 73eqeltrrd 2828 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (absβ€˜(πΉβ€˜(𝐴 βˆ’ 𝐡))) ∈ (abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)))
7525, 33, 40, 74suprubd 12180 . . . . . . . 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 11837 . . . . . . 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 11246 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ) ∈ β„‚)
78772timesd 12459 . . . . . . . 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 2732 . . . . . . 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 2827 . . . . . . 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 43490 . . . . . 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 11375 . . . . 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 43489 . . . 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 12318 . . . . . 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 11248 . . . . 5 (πœ‘ β†’ ((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅)) ∈ ℝ)
8985, 43, 88absmulrposd 43491 . . . 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 43489 . . 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 12319 . . . 4 0 < 2
9291a1i 11 . . 3 (πœ‘ β†’ 0 < 2)
9312, 41, 43, 90, 92wwlemuld 43488 . 2 (πœ‘ β†’ (absβ€˜((πΉβ€˜π΄) Β· (πΊβ€˜π΅))) ≀ sup((abs β€œ (𝐹 β€œ ℝ)), ℝ, < ))
944, 9absmuld 15407 . . 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 43489 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 395   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   β‰  wne 2934  βˆ€wral 3055   βŠ† wss 3943  βˆ…c0 4317   class class class wbr 5141  ran crn 5670   β€œ cima 5672   ∘ ccom 5673  βŸΆwf 6533  β€˜cfv 6537  (class class class)co 7405  supcsup 9437  β„‚cc 11110  β„cr 11111  0cc0 11112  1c1 11113   + caddc 11115   Β· cmul 11117   < clt 11252   ≀ cle 11253   βˆ’ cmin 11448  2c2 12271  abscabs 15187
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7853  df-2nd 7975  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-er 8705  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-sup 9439  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-n0 12477  df-z 12563  df-uz 12827  df-rp 12981  df-seq 13973  df-exp 14033  df-cj 15052  df-re 15053  df-im 15054  df-sqrt 15188  df-abs 15189
This theorem is referenced by:  imo72b2  43505
  Copyright terms: Public domain W3C validator