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

Theorem ivthle2 25365
Description: The intermediate value theorem with weak inequality, decreasing case. (Contributed by Mario Carneiro, 12-May-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
ivth.1 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
ivth.2 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
ivth.3 (𝜑𝑈 ∈ ℝ)
ivth.4 (𝜑𝐴 < 𝐵)
ivth.5 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐷)
ivth.7 (𝜑𝐹 ∈ (𝐷cn→ℂ))
ivth.8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
ivthle2.9 (𝜑 → ((𝐹𝐵) ≤ 𝑈𝑈 ≤ (𝐹𝐴)))
Assertion
Ref Expression
ivthle2 (𝜑 → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 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 13401 . . . . 5 (𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵)
2 ivth.1 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
32adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴))) → 𝐴 ∈ ℝ)
4 ivth.2 . . . . . . 7 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
54adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴))) → 𝐵 ∈ ℝ)
6 ivth.3 . . . . . . 7 (𝜑𝑈 ∈ ℝ)
76adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴))) → 𝑈 ∈ ℝ)
8 ivth.4 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 < 𝐵)
98adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴))) → 𝐴 < 𝐵)
10 ivth.5 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐷)
1110adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴))) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ 𝐷)
12 ivth.7 . . . . . . 7 (𝜑𝐹 ∈ (𝐷cn→ℂ))
1312adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴))) → 𝐹 ∈ (𝐷cn→ℂ))
14 ivth.8 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
1514adantlr 715 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴))) ∧ 𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
16 simpr 484 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴))) → ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴)))
173, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 16ivth2 25363 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴))) → ∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
18 ssrexv 4019 . . . . 5 ((𝐴(,)𝐵) ⊆ (𝐴[,]𝐵) → (∃𝑐 ∈ (𝐴(,)𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈 → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈))
191, 17, 18mpsyl 68 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝐹𝐵) < 𝑈𝑈 < (𝐹𝐴))) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
2019anassrs 467 . . 3 (((𝜑 ∧ (𝐹𝐵) < 𝑈) ∧ 𝑈 < (𝐹𝐴)) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
212rexrd 11231 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℝ*)
224rexrd 11231 . . . . . 6 (𝜑𝐵 ∈ ℝ*)
232, 4, 8ltled 11329 . . . . . 6 (𝜑𝐴𝐵)
24 lbicc2 13432 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ*𝐵 ∈ ℝ*𝐴𝐵) → 𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
2521, 22, 23, 24syl3anc 1373 . . . . 5 (𝜑𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵))
26 eqcom 2737 . . . . . . 7 ((𝐹𝑐) = 𝑈𝑈 = (𝐹𝑐))
27 fveq2 6861 . . . . . . . 8 (𝑐 = 𝐴 → (𝐹𝑐) = (𝐹𝐴))
2827eqeq2d 2741 . . . . . . 7 (𝑐 = 𝐴 → (𝑈 = (𝐹𝑐) ↔ 𝑈 = (𝐹𝐴)))
2926, 28bitrid 283 . . . . . 6 (𝑐 = 𝐴 → ((𝐹𝑐) = 𝑈𝑈 = (𝐹𝐴)))
3029rspcev 3591 . . . . 5 ((𝐴 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ 𝑈 = (𝐹𝐴)) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
3125, 30sylan 580 . . . 4 ((𝜑𝑈 = (𝐹𝐴)) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
3231adantlr 715 . . 3 (((𝜑 ∧ (𝐹𝐵) < 𝑈) ∧ 𝑈 = (𝐹𝐴)) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
33 ivthle2.9 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐹𝐵) ≤ 𝑈𝑈 ≤ (𝐹𝐴)))
3433simprd 495 . . . . 5 (𝜑𝑈 ≤ (𝐹𝐴))
35 fveq2 6861 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝐴 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝐴))
3635eleq1d 2814 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐴 → ((𝐹𝑥) ∈ ℝ ↔ (𝐹𝐴) ∈ ℝ))
3714ralrimiva 3126 . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑥) ∈ ℝ)
3836, 37, 25rspcdva 3592 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℝ)
396, 38leloed 11324 . . . . 5 (𝜑 → (𝑈 ≤ (𝐹𝐴) ↔ (𝑈 < (𝐹𝐴) ∨ 𝑈 = (𝐹𝐴))))
4034, 39mpbid 232 . . . 4 (𝜑 → (𝑈 < (𝐹𝐴) ∨ 𝑈 = (𝐹𝐴)))
4140adantr 480 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐵) < 𝑈) → (𝑈 < (𝐹𝐴) ∨ 𝑈 = (𝐹𝐴)))
4220, 32, 41mpjaodan 960 . 2 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐵) < 𝑈) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
43 ubicc2 13433 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ*𝐵 ∈ ℝ*𝐴𝐵) → 𝐵 ∈ (𝐴[,]𝐵))
4421, 22, 23, 43syl3anc 1373 . . 3 (𝜑𝐵 ∈ (𝐴[,]𝐵))
45 fveqeq2 6870 . . . 4 (𝑐 = 𝐵 → ((𝐹𝑐) = 𝑈 ↔ (𝐹𝐵) = 𝑈))
4645rspcev 3591 . . 3 ((𝐵 ∈ (𝐴[,]𝐵) ∧ (𝐹𝐵) = 𝑈) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
4744, 46sylan 580 . 2 ((𝜑 ∧ (𝐹𝐵) = 𝑈) → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
4833simpld 494 . . 3 (𝜑 → (𝐹𝐵) ≤ 𝑈)
49 fveq2 6861 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐵 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝐵))
5049eleq1d 2814 . . . . 5 (𝑥 = 𝐵 → ((𝐹𝑥) ∈ ℝ ↔ (𝐹𝐵) ∈ ℝ))
5150, 37, 44rspcdva 3592 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝐵) ∈ ℝ)
5251, 6leloed 11324 . . 3 (𝜑 → ((𝐹𝐵) ≤ 𝑈 ↔ ((𝐹𝐵) < 𝑈 ∨ (𝐹𝐵) = 𝑈)))
5348, 52mpbid 232 . 2 (𝜑 → ((𝐹𝐵) < 𝑈 ∨ (𝐹𝐵) = 𝑈))
5442, 47, 53mpjaodan 960 1 (𝜑 → ∃𝑐 ∈ (𝐴[,]𝐵)(𝐹𝑐) = 𝑈)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  wo 847   = wceq 1540  wcel 2109  wrex 3054  wss 3917   class class class wbr 5110  cfv 6514  (class class class)co 7390  cc 11073  cr 11074  *cxr 11214   < clt 11215  cle 11216  (,)cioo 13313  [,]cicc 13316  cnccncf 24776
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2702  ax-rep 5237  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-pss 3937  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-tp 4597  df-op 4599  df-uni 4875  df-int 4914  df-iun 4960  df-iin 4961  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5536  df-eprel 5541  df-po 5549  df-so 5550  df-fr 5594  df-se 5595  df-we 5596  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-isom 6523  df-riota 7347  df-ov 7393  df-oprab 7394  df-mpo 7395  df-of 7656  df-om 7846  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8343  df-rdg 8381  df-1o 8437  df-2o 8438  df-er 8674  df-map 8804  df-ixp 8874  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-fin 8925  df-fsupp 9320  df-fi 9369  df-sup 9400  df-inf 9401  df-oi 9470  df-card 9899  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220  df-le 11221  df-sub 11414  df-neg 11415  df-div 11843  df-nn 12194  df-2 12256  df-3 12257  df-4 12258  df-5 12259  df-6 12260  df-7 12261  df-8 12262  df-9 12263  df-n0 12450  df-z 12537  df-dec 12657  df-uz 12801  df-q 12915  df-rp 12959  df-xneg 13079  df-xadd 13080  df-xmul 13081  df-ioo 13317  df-icc 13320  df-fz 13476  df-fzo 13623  df-seq 13974  df-exp 14034  df-hash 14303  df-cj 15072  df-re 15073  df-im 15074  df-sqrt 15208  df-abs 15209  df-struct 17124  df-sets 17141  df-slot 17159  df-ndx 17171  df-base 17187  df-ress 17208  df-plusg 17240  df-mulr 17241  df-starv 17242  df-sca 17243  df-vsca 17244  df-ip 17245  df-tset 17246  df-ple 17247  df-ds 17249  df-unif 17250  df-hom 17251  df-cco 17252  df-rest 17392  df-topn 17393  df-0g 17411  df-gsum 17412  df-topgen 17413  df-pt 17414  df-prds 17417  df-xrs 17472  df-qtop 17477  df-imas 17478  df-xps 17480  df-mre 17554  df-mrc 17555  df-acs 17557  df-mgm 18574  df-sgrp 18653  df-mnd 18669  df-submnd 18718  df-mulg 19007  df-cntz 19256  df-cmn 19719  df-psmet 21263  df-xmet 21264  df-met 21265  df-bl 21266  df-mopn 21267  df-cnfld 21272  df-top 22788  df-topon 22805  df-topsp 22827  df-bases 22840  df-cn 23121  df-cnp 23122  df-tx 23456  df-hmeo 23649  df-xms 24215  df-ms 24216  df-tms 24217  df-cncf 24778
This theorem is referenced by:  ivthicc  25366  recosf1o  26451
  Copyright terms: Public domain W3C validator