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

Theorem ivthle2 25758
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 13545 . . . . 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 25756 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝐹‘𝐵) < 𝑈 ∧ 𝑈 < (𝐹‘𝐴))) → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹‘𝑐) = 𝑈)
18 ssrexv 4001 . . . . 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 11340 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ*)
224rexrd 11340 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ*)
232, 4, 8ltled 11439 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ≤ 𝐵)
24 lbicc2 13576 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
2521, 22, 23, 24syl3anc 1398 . . . . 5 (𝜑 → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
26 eqcom 2768 . . . . . . 7 ((𝐹‘𝑐) = 𝑈 ↔ 𝑈 = (𝐹‘𝑐))
27 fveq2 6877 . . . . . . . 8 (𝑐 = 𝐴 → (𝐹‘𝑐) = (𝐹‘𝐴))
2827eqeq2d 2772 . . . . . . 7 (𝑐 = 𝐴 → (𝑈 = (𝐹‘𝑐) ↔ 𝑈 = (𝐹‘𝐴)))
2926, 28bitrid 286 . . . . . 6 (𝑐 = 𝐴 → ((𝐹‘𝑐) = 𝑈 ↔ 𝑈 = (𝐹‘𝐴)))
3029rspcev 3577 . . . . 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 6877 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝐴 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝐴))
3635eleq1d 2846 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐴 → ((𝐹‘𝑥) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ))
3714ralrimiva 3155 . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
3836, 37, 25rspcdva 3578 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹‘𝐴) ∈ ℝ)
396, 38leloed 11434 . . . . 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 13577 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ 𝐵 ∈ ℝ* ∧ 𝐴 ≤ 𝐵) → 𝐵 ∈ (𝐴[,]𝐵))
4421, 22, 23, 43syl3anc 1398 . . 3 (𝜑 → 𝐵 ∈ (𝐴[,]𝐵))
45 fveqeq2 6886 . . . 4 (𝑐 = 𝐵 → ((𝐹‘𝑐) = 𝑈 ↔ (𝐹‘𝐵) = 𝑈))
4645rspcev 3577 . . 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 6877 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐵 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝐵))
5049eleq1d 2846 . . . . 5 (𝑥 = 𝐵 → ((𝐹‘𝑥) ∈ ℝ ↔ (𝐹‘𝐵) ∈ ℝ))
5150, 37, 44rspcdva 3578 . . . 4 (𝜑 → (𝐹‘𝐵) ∈ ℝ)
5251, 6leloed 11434 . . 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 1570   ∈ wcel 2145  ∃wrex 3087   ⊆ wss 3899   class class class wbr 5103  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  ℂcc 11179  ℝcr 11180  ℝ*cxr 11323   < clt 11324   ≤ cle 11325  (,)cioo 13457  [,]cicc 13460  –cn→ccncf 25177
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 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258  ax-pre-sup 11259
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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-isom 6540  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7682  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-supp 8162  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-2o 8461  df-er 8701  df-map 8833  df-ixp 8910  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-fsupp 9338  df-fi 9387  df-sup 9418  df-inf 9419  df-oi 9488  df-card 10001  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-div 11955  df-nn 12317  df-2 12386  df-3 12387  df-4 12388  df-5 12389  df-6 12390  df-7 12391  df-8 12392  df-9 12393  df-n0 12588  df-z 12675  df-dec 12796  df-uz 12947  df-q 13057  df-rp 13102  df-xneg 13222  df-xadd 13223  df-xmul 13224  df-ioo 13461  df-icc 13464  df-fz 13621  df-fzo 13769  df-seq 14125  df-exp 14185  df-hash 14455  df-cj 15246  df-re 15247  df-im 15248  df-sqrt 15382  df-abs 15383  df-struct 17305  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-plusg 17421  df-mulr 17422  df-starv 17423  df-sca 17424  df-vsca 17425  df-ip 17426  df-tset 17427  df-ple 17428  df-ds 17430  df-unif 17431  df-hom 17432  df-cco 17433  df-rest 17573  df-topn 17574  df-0g 17592  df-gsum 17593  df-topgen 17594  df-pt 17595  df-prds 17598  df-xrs 17654  df-qtop 17659  df-imas 17660  df-xps 17662  df-mre 17736  df-mrc 17737  df-acs 17739  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-submnd 18959  df-mulg 19258  df-cntz 19511  df-cmn 19976  df-psmet 21650  df-xmet 21651  df-met 21652  df-bl 21653  df-mopn 21654  df-cnfld 21659  df-top 23192  df-topon 23209  df-topsp 23231  df-bases 23244  df-cn 23525  df-cnp 23526  df-tx 23861  df-hmeo 24054  df-xms 24619  df-ms 24620  df-tms 24621  df-cncf 25179
This theorem is used by:  ivthicc  25759  recosf1o  26845
  Copyright terms: Public domain W3C validator