Theorem ioodvbdlimc1 46707

Description: A real function with bounded derivative, has a limit at the upper bound of an open interval. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.) (Proof shortened by AV, 3-Oct-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
ioodvbdlimc1.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
ioodvbdlimc1.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
ioodvbdlimc1.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:(𝐴(,)𝐵)⟶ℝ)
ioodvbdlimc1.dmdv	⊢ (𝜑 → dom (ℝ D 𝐹) = (𝐴(,)𝐵))
ioodvbdlimc1.dvbd	⊢ (𝜑 → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑦)

Assertion

Ref	Expression
ioodvbdlimc1	⊢ (𝜑 → (𝐹 limℂ 𝐴) ≠ ∅)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦   𝜑,𝑥,𝑦

Proof of Theorem ioodvbdlimc1

Dummy variables 𝑗 𝑘 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ioodvbdlimc1.a	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
2	1	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 < 𝐵) → 𝐴 ∈ ℝ)
3		ioodvbdlimc1.b	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
4	3	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 < 𝐵) → 𝐵 ∈ ℝ)
5		simpr 490	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 < 𝐵) → 𝐴 < 𝐵)
6		ioodvbdlimc1.f	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹:(𝐴(,)𝐵)⟶ℝ)
7	6	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 < 𝐵) → 𝐹:(𝐴(,)𝐵)⟶ℝ)
8		ioodvbdlimc1.dmdv	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → dom (ℝ D 𝐹) = (𝐴(,)𝐵))
9	8	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 < 𝐵) → dom (ℝ D 𝐹) = (𝐴(,)𝐵))
10		ioodvbdlimc1.dvbd	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑦)
11	10	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 < 𝐵) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵)(abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)) ≤ 𝑦)
12		2fveq3 6890	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑥 → (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦)) = (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)))
13	12	cbvmptv 5217	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))) = (𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)))
14	13	rneqi 5929	. . . . 5 ⊢ ran (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))) = ran (𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥)))
15	14	supeq1i 9414	. . . 4 ⊢ sup(ran (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))), ℝ, < ) = sup(ran (𝑥 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑥))), ℝ, < )
16		eqid 2765	. . . 4 ⊢ ((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1) = ((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)
17		oveq2 7427	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (1 / 𝑗) = (1 / 𝑘))
18	17	oveq2d 7435	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝐴 + (1 / 𝑗)) = (𝐴 + (1 / 𝑘)))
19	18	fveq2d 6889	. . . . 5 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝐹‘(𝐴 + (1 / 𝑗))) = (𝐹‘(𝐴 + (1 / 𝑘))))
20	19	cbvmptv 5217	. . . 4 ⊢ (𝑗 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)) ↦ (𝐹‘(𝐴 + (1 / 𝑗)))) = (𝑘 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)) ↦ (𝐹‘(𝐴 + (1 / 𝑘))))
21	18	cbvmptv 5217	. . . 4 ⊢ (𝑗 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)) ↦ (𝐴 + (1 / 𝑗))) = (𝑘 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)) ↦ (𝐴 + (1 / 𝑘)))
22		eqid 2765	. . . 4 ⊢ if(((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1) ≤ ((⌊‘(sup(ran (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))), ℝ, < ) / (𝑥 / 2))) + 1), ((⌊‘(sup(ran (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))), ℝ, < ) / (𝑥 / 2))) + 1), ((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)) = if(((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1) ≤ ((⌊‘(sup(ran (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))), ℝ, < ) / (𝑥 / 2))) + 1), ((⌊‘(sup(ran (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))), ℝ, < ) / (𝑥 / 2))) + 1), ((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1))
23		biid 264	. . . 4 ⊢ (((((((𝜑 ∧ 𝐴 < 𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘if(((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1) ≤ ((⌊‘(sup(ran (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))), ℝ, < ) / (𝑥 / 2))) + 1), ((⌊‘(sup(ran (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))), ℝ, < ) / (𝑥 / 2))) + 1), ((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)))) ∧ (abs‘(((𝑗 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)) ↦ (𝐹‘(𝐴 + (1 / 𝑗))))‘𝑘) − (lim sup‘(𝑗 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)) ↦ (𝐹‘(𝐴 + (1 / 𝑗))))))) < (𝑥 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐴)) < (1 / 𝑘)) ↔ ((((((𝜑 ∧ 𝐴 < 𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ≥‘if(((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1) ≤ ((⌊‘(sup(ran (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))), ℝ, < ) / (𝑥 / 2))) + 1), ((⌊‘(sup(ran (𝑦 ∈ (𝐴(,)𝐵) ↦ (abs‘((ℝ D 𝐹)‘𝑦))), ℝ, < ) / (𝑥 / 2))) + 1), ((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)))) ∧ (abs‘(((𝑗 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)) ↦ (𝐹‘(𝐴 + (1 / 𝑗))))‘𝑘) − (lim sup‘(𝑗 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)) ↦ (𝐹‘(𝐴 + (1 / 𝑗))))))) < (𝑥 / 2)) ∧ 𝑧 ∈ (𝐴(,)𝐵)) ∧ (abs‘(𝑧 − 𝐴)) < (1 / 𝑘)))
24	2, 4, 5, 7, 9, 11, 15, 16, 20, 21, 22, 23	ioodvbdlimc1lem2 46706	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 < 𝐵) → (lim sup‘(𝑗 ∈ (ℤ≥‘((⌊‘(1 / (𝐵 − 𝐴))) + 1)) ↦ (𝐹‘(𝐴 + (1 / 𝑗))))) ∈ (𝐹 limℂ 𝐴))
25	24	ne0d 4295	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐴 < 𝐵) → (𝐹 limℂ 𝐴) ≠ ∅)
26		ax-resscn 11174	. . . . . . . 8 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
27	26	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
28	6, 27	fssd 6727	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:(𝐴(,)𝐵)⟶ℂ)
29	28	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → 𝐹:(𝐴(,)𝐵)⟶ℂ)
30		simpr 490	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → 𝐵 ≤ 𝐴)
31	1	rexrd 11276	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ*)
32	31	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → 𝐴 ∈ ℝ*)
33	3	rexrd 11276	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
34	33	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → 𝐵 ∈ ℝ*)
35		ioo0 13415	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ*) → ((𝐴(,)𝐵) = ∅ ↔ 𝐵 ≤ 𝐴))
36	32, 34, 35	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → ((𝐴(,)𝐵) = ∅ ↔ 𝐵 ≤ 𝐴))
37	30, 36	mpbird 260	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → (𝐴(,)𝐵) = ∅)
38	37	feq2d 6693	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → (𝐹:(𝐴(,)𝐵)⟶ℂ ↔ 𝐹:∅⟶ℂ))
39	29, 38	mpbid 235	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → 𝐹:∅⟶ℂ)
40	1	recnd 11254	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
41	40	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → 𝐴 ∈ ℂ)
42	39, 41	limcdm0 46394	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → (𝐹 limℂ 𝐴) = ℂ)
43		0cn 11215	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℂ
44	43	ne0ii 4297	. . . 4 ⊢ ℂ ≠ ∅
45	44	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → ℂ ≠ ∅)
46	42, 45	eqnetrd 3027	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐵 ≤ 𝐴) → (𝐹 limℂ 𝐴) ≠ ∅)
47	25, 46, 1, 3	ltlecasei 11335	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹 limℂ 𝐴) ≠ ∅)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2146   ≠ wne 2960  ∀wral 3081  ∃wrex 3091   ⊆ wss 3906  ∅c0 4286  ifcif 4489   class class class wbr 5111   ↦ cmpt 5194  dom cdm 5663  ran crn 5664  ⟶wf 6536  ‘cfv 6540  (class class class)co 7419  supcsup 9407  ℂcc 11115  ℝcr 11116  0cc0 11117  1c1 11118   + caddc 11120  ℝ^*cxr 11259   < clt 11260   ≤ cle 11261   − cmin 11458   / cdiv 11888  2c2 12312  ℤ_≥cuz 12880  ℝ⁺crp 13034  (,)cioo 13390  ⌊cfl 13843  abscabs 15311  lim supclsp 15547   lim_ℂ climc 26074   D cdv 26075

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-cnex 11173  ax-resscn 11174  ax-1cn 11175  ax-icn 11176  ax-addcl 11177  ax-addrcl 11178  ax-mulcl 11179  ax-mulrcl 11180  ax-mulcom 11181  ax-addass 11182  ax-mulass 11183  ax-distr 11184  ax-i2m1 11185  ax-1ne0 11186  ax-1rid 11187  ax-rnegex 11188  ax-rrecex 11189  ax-cnre 11190  ax-pre-lttri 11191  ax-pre-lttrn 11192  ax-pre-ltadd 11193  ax-pre-mulgt0 11194  ax-pre-sup 11195  ax-addf 11196

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-iin 4961  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-of 7684  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-supp 8163  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-2o 8460  df-er 8700  df-map 8832  df-pm 8833  df-ixp 8902  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-fin 8953  df-fsupp 9329  df-fi 9378  df-sup 9409  df-inf 9410  df-oi 9479  df-card 9941  df-pnf 11262  df-mnf 11263  df-xr 11264  df-ltxr 11265  df-le 11266  df-sub 11460  df-neg 11461  df-div 11889  df-nn 12251  df-2 12320  df-3 12321  df-4 12322  df-5 12323  df-6 12324  df-7 12325  df-8 12326  df-9 12327  df-n0 12522  df-z 12609  df-dec 12730  df-uz 12881  df-q 12991  df-rp 13035  df-xneg 13155  df-xadd 13156  df-xmul 13157  df-ioo 13394  df-ico 13396  df-icc 13397  df-fz 13554  df-fzo 13702  df-fl 13845  df-seq 14058  df-exp 14118  df-hash 14387  df-cj 15176  df-re 15177  df-im 15178  df-sqrt 15312  df-abs 15313  df-limsup 15548  df-clim 15565  df-rlim 15566  df-struct 17231  df-sets 17248  df-slot 17266  df-ndx 17278  df-base 17294  df-ress 17315  df-plusg 17347  df-mulr 17348  df-starv 17349  df-sca 17350  df-vsca 17351  df-ip 17352  df-tset 17353  df-ple 17354  df-ds 17356  df-unif 17357  df-hom 17358  df-cco 17359  df-rest 17499  df-topn 17500  df-0g 17518  df-gsum 17519  df-topgen 17520  df-pt 17521  df-prds 17524  df-xrs 17580  df-qtop 17585  df-imas 17586  df-xps 17588  df-mre 17662  df-mrc 17663  df-acs 17665  df-mgm 18722  df-sgrp 18811  df-mnd 18827  df-submnd 18881  df-mulg 19180  df-cntz 19433  df-cmn 19898  df-psmet 21566  df-xmet 21567  df-met 21568  df-bl 21569  df-mopn 21570  df-fbas 21571  df-fg 21572  df-cnfld 21575  df-top 23103  df-topon 23120  df-topsp 23142  df-bases 23155  df-cld 23228  df-ntr 23229  df-cls 23230  df-nei 23307  df-lp 23345  df-perf 23346  df-cn 23436  df-cnp 23437  df-haus 23524  df-cmp 23596  df-tx 23772  df-hmeo 23965  df-fil 24056  df-fm 24148  df-flim 24149  df-flf 24150  df-xms 24530  df-ms 24531  df-tms 24532  df-cncf 25090  df-limc 26078  df-dv 26079

This theorem is used by:  fourierdlem94  46974  fourierdlem113  46993