MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ivthle2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ivthle2 25783
Description: The intermediate value theorem with weak inequality, decreasing case. (Contributed by Mario Carneiro, 12-May-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
ivth.1 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
ivth.2 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
ivth.3 (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
ivth.4 (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)
ivth.5 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐷)
ivth.7 (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐷–cn→ℂ))
ivth.8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
ivthle2.9 (𝜑 → ((𝐹‘𝐵) ≤ 𝑈 ∧ 𝑈 ≤ (𝐹‘𝐴)))
Assertion
Ref Expression
ivthle2 (𝜑 → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑐,𝐵   𝐷,𝑐,𝑥   𝐹,𝑐,𝑥   𝜑,𝑐,𝑥   𝐴,𝑐,𝑥   𝑈,𝑐,𝑥

Proof of Theorem ivthle2
StepHypRef Expression
1 ioossicc 13567 . . . . 5 (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵)
2 ivth.1 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
32adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) → 𝐴 ∈ ℝ)
4 ivth.2 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
54adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) → 𝐵 ∈ ℝ)
6 ivth.3 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
76adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) → 𝑈 ∈ ℝ)
8 ivth.4 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐴 < 𝐵)
98adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) → 𝐴 < 𝐵)
10 ivth.5 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐷)
1110adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐷)
12 ivth.7 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐷–cn→ℂ))
1312adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) → 𝐹 ∈ (𝐷–cn→ℂ))
14 ivth.8 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
1514adantlr 728 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
16 simpr 490 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) → ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴)))
173, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 16ivth2 25781 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
18 ssrexv 3978 . . . . 5 ((𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵) → (∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈 → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈))
191, 17, 18mpsyl 69 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
2019anassrs 473 . . 3 (((𝜑 ∧ (𝐹‘𝐵) < 𝑈) ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴)) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
212rexrd 11362 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ*)
224rexrd 11362 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
232, 4, 8ltled 11461 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
24 lbicc2 13598 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
2521, 22, 23, 24syl3anc 1398 . . . . 5 (𝜑 → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
26 eqcom 2767 . . . . . . 7 ((𝐹‘𝑐) = 𝑈 ↔ 𝑈 = (𝐹‘𝑐))
27 fveq2 6885 . . . . . . . 8 (𝑐 = 𝐴 → (𝐹‘𝑐) = (𝐹‘𝐴))
2827eqeq2d 2771 . . . . . . 7 (𝑐 = 𝐴 → (𝑈 = (𝐹‘𝑐) ↔ 𝑈 = (𝐹‘𝐴)))
2926, 28bitrid 286 . . . . . 6 (𝑐 = 𝐴 → ((𝐹‘𝑐) = 𝑈 ↔ 𝑈 = (𝐹‘𝐴)))
3029rspcev 3576 . . . . 5 ((𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑈 = (𝐹‘𝐴)) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
3125, 30sylan 592 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑈 = (𝐹‘𝐴)) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
3231adantlr 728 . . 3 (((𝜑 ∧ (𝐹‘𝐵) < 𝑈) ∧ 𝑈 = (𝐹‘𝐴)) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
33 ivthle2.9 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐹‘𝐵) ≤ 𝑈 ∧ 𝑈 ≤ (𝐹‘𝐴)))
3433simprd 501 . . . . 5 (𝜑 → 𝑈 ≤ (𝐹‘𝐴))
35 fveq2 6885 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝐴 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝐴))
3635eleq1d 2845 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐴 → ((𝐹‘𝑥) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ))
3714ralrimiva 3154 . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
3836, 37, 25rspcdva 3577 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
396, 38leloed 11456 . . . . 5 (𝜑 → (𝑈 ≤ (𝐹‘𝐴) ↔ (𝑈 < (𝐹‘𝐴) ∨ 𝑈 = (𝐹‘𝐴))))
4034, 39mpbid 235 . . . 4 (𝜑 → (𝑈 < (𝐹‘𝐴) ∨ 𝑈 = (𝐹‘𝐴)))
4140adantr 486 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝐹‘𝐵) < 𝑈) → (𝑈 < (𝐹‘𝐴) ∨ 𝑈 = (𝐹‘𝐴)))
4220, 32, 41mpjaodan 973 . 2 ((𝜑 ∧ (𝐹‘𝐵) < 𝑈) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
43 ubicc2 13599 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐵 ∈ (𝐴[,]𝐵))
4421, 22, 23, 43syl3anc 1398 . . 3 (𝜑 → 𝐵 ∈ (𝐴[,]𝐵))
45 fveqeq2 6894 . . . 4 (𝑐 = 𝐵 → ((𝐹‘𝑐) = 𝑈 ↔ (𝐹‘𝐵) = 𝑈))
4645rspcev 3576 . . 3 ((𝐵 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ (𝐹‘𝐵) = 𝑈) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
4744, 46sylan 592 . 2 ((𝜑 ∧ (𝐹‘𝐵) = 𝑈) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
4833simpld 500 . . 3 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ≤ 𝑈)
49 fveq2 6885 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐵 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝐵))
5049eleq1d 2845 . . . . 5 (𝑥 = 𝐵 → ((𝐹‘𝑥) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘𝐵) ∈ ℝ))
5150, 37, 44rspcdva 3577 . . . 4 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ∈ ℝ)
5251, 6leloed 11456 . . 3 (𝜑 → ((𝐹‘𝐵) ≤ 𝑈 ↔ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∨ (𝐹‘𝐵) = 𝑈)))
5348, 52mpbid 235 . 2 (𝜑 → ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∨ (𝐹‘𝐵) = 𝑈))
5442, 47, 53mpjaodan 973 1 (𝜑 → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∃wrex 3086   ⊆ wss 3895   class class class wbr 5102  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11201  ℝcr 11202  ℝ*cxr 11345   < clt 11346   ≤ cle 11347  (,)cioo 13479  [,]cicc 13482  –cn→ccncf 25202
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280  ax-pre-sup 11281
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8180  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-er 8720  df-map 8852  df-ixp 8929  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-fsupp 9357  df-fi 9406  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9507  df-card 10023  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-div 11977  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-5 12411  df-6 12412  df-7 12413  df-8 12414  df-9 12415  df-n0 12610  df-z 12697  df-dec 12818  df-uz 12969  df-q 13079  df-rp 13124  df-xneg 13244  df-xadd 13245  df-xmul 13246  df-ioo 13483  df-icc 13486  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-seq 14148  df-exp 14208  df-hash 14478  df-cj 15271  df-re 15272  df-im 15273  df-sqrt 15407  df-abs 15408  df-struct 17330  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-mulr 17447  df-starv 17448  df-sca 17449  df-vsca 17450  df-ip 17451  df-tset 17452  df-ple 17453  df-ds 17455  df-unif 17456  df-hom 17457  df-cco 17458  df-rest 17598  df-topn 17599  df-0g 17617  df-gsum 17618  df-topgen 17619  df-pt 17620  df-prds 17623  df-xrs 17679  df-qtop 17684  df-imas 17685  df-xps 17687  df-mre 17761  df-mrc 17762  df-acs 17764  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-submnd 18984  df-mulg 19283  df-cntz 19536  df-cmn 20001  df-psmet 21675  df-xmet 21676  df-met 21677  df-bl 21678  df-mopn 21679  df-cnfld 21684  df-top 23217  df-topon 23234  df-topsp 23256  df-bases 23269  df-cn 23550  df-cnp 23551  df-tx 23886  df-hmeo 24079  df-xms 24644  df-ms 24645  df-tms 24646  df-cncf 25204
This theorem is used by:  ivthicc  25784  recosf1o  26868
  Copyright terms: Public domain W3C validator