Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  pimincfltioc Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pimincfltioc 41498
Description: Given a nondecreasing function, the preimage of an unbounded below, open interval, when the supremum of the preimage belongs to the preimage. (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
pimincfltioc.x 𝑥𝜑
pimincfltioc.h 𝑦𝜑
pimincfltioc.a (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
pimincfltioc.f (𝜑𝐹:𝐴⟶ℝ*)
pimincfltioc.i (𝜑 → ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑥) ≤ (𝐹𝑦)))
pimincfltioc.r (𝜑𝑅 ∈ ℝ*)
pimincfltioc.y 𝑌 = {𝑥𝐴 ∣ (𝐹𝑥) < 𝑅}
pimincfltioc.c 𝑆 = sup(𝑌, ℝ*, < )
pimincfltioc.e (𝜑𝑆𝑌)
pimincfltioc.d 𝐼 = (-∞(,]𝑆)
Assertion
Ref Expression
pimincfltioc (𝜑𝑌 = (𝐼𝐴))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦   𝑥,𝐼,𝑦   𝑥,𝑅   𝑥,𝑆,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝑅(𝑦)   𝑌(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem pimincfltioc
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pimincfltioc.y . . . . . . 7 𝑌 = {𝑥𝐴 ∣ (𝐹𝑥) < 𝑅}
2 ssrab2 3846 . . . . . . 7 {𝑥𝐴 ∣ (𝐹𝑥) < 𝑅} ⊆ 𝐴
31, 2eqsstri 3794 . . . . . 6 𝑌𝐴
43a1i 11 . . . . 5 (𝜑𝑌𝐴)
5 pimincfltioc.a . . . . 5 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
64, 5sstrd 3770 . . . 4 (𝜑𝑌 ⊆ ℝ)
7 pimincfltioc.c . . . 4 𝑆 = sup(𝑌, ℝ*, < )
8 pimincfltioc.e . . . 4 (𝜑𝑆𝑌)
9 pimincfltioc.d . . . 4 𝐼 = (-∞(,]𝑆)
106, 7, 8, 9ressiocsup 40351 . . 3 (𝜑𝑌𝐼)
1110, 4ssind 3995 . 2 (𝜑𝑌 ⊆ (𝐼𝐴))
12 pimincfltioc.x . . . 4 𝑥𝜑
13 elinel2 3961 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝐼𝐴) → 𝑥𝐴)
1413adantl 473 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑥𝐴)
15 pimincfltioc.f . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹:𝐴⟶ℝ*)
1615adantr 472 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝐹:𝐴⟶ℝ*)
1716, 14ffvelrnd 6549 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ*)
183, 8sseldi 3758 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑆𝐴)
1915, 18ffvelrnd 6549 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹𝑆) ∈ ℝ*)
2019adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑆) ∈ ℝ*)
21 pimincfltioc.r . . . . . . . . 9 (𝜑𝑅 ∈ ℝ*)
2221adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑅 ∈ ℝ*)
23 eleq1w 2826 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = 𝑥 → (𝑧 ∈ (𝐼𝐴) ↔ 𝑥 ∈ (𝐼𝐴)))
2423anbi2d 622 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = 𝑥 → ((𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴)) ↔ (𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴))))
25 fveq2 6374 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = 𝑥 → (𝐹𝑧) = (𝐹𝑥))
2625breq1d 4818 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = 𝑥 → ((𝐹𝑧) ≤ (𝐹𝑆) ↔ (𝐹𝑥) ≤ (𝐹𝑆)))
2724, 26imbi12d 335 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑥 → (((𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑧) ≤ (𝐹𝑆)) ↔ ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑥) ≤ (𝐹𝑆))))
28 nfv 2009 . . . . . . . . . . 11 𝑥 𝑧 ∈ (𝐼𝐴)
2912, 28nfan 1998 . . . . . . . . . 10 𝑥(𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴))
30 pimincfltioc.h . . . . . . . . . . 11 𝑦𝜑
31 nfv 2009 . . . . . . . . . . 11 𝑦 𝑧 ∈ (𝐼𝐴)
3230, 31nfan 1998 . . . . . . . . . 10 𝑦(𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴))
33 pimincfltioc.i . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑥) ≤ (𝐹𝑦)))
3433adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴)) → ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑥) ≤ (𝐹𝑦)))
35 elinel2 3961 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 ∈ (𝐼𝐴) → 𝑧𝐴)
3635adantl 473 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑧𝐴)
3718adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑆𝐴)
38 mnfxr 10349 . . . . . . . . . . . 12 -∞ ∈ ℝ*
3938a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴)) → -∞ ∈ ℝ*)
40 ressxr 10336 . . . . . . . . . . . . 13 ℝ ⊆ ℝ*
416, 8sseldd 3761 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
4240, 41sseldi 3758 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑆 ∈ ℝ*)
4342adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑆 ∈ ℝ*)
44 elinel1 3960 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 ∈ (𝐼𝐴) → 𝑧𝐼)
4544, 9syl6eleq 2853 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ (𝐼𝐴) → 𝑧 ∈ (-∞(,]𝑆))
4645adantl 473 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑧 ∈ (-∞(,]𝑆))
47 iocleub 40299 . . . . . . . . . . 11 ((-∞ ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ*𝑧 ∈ (-∞(,]𝑆)) → 𝑧𝑆)
4839, 43, 46, 47syl3anc 1490 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑧𝑆)
4929, 32, 34, 36, 37, 48dmrelrnrel 39996 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑧 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑧) ≤ (𝐹𝑆))
5027, 49chvarv 2366 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑥) ≤ (𝐹𝑆))
51 fveq2 6374 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑆 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑆))
5251breq1d 4818 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑆 → ((𝐹𝑥) < 𝑅 ↔ (𝐹𝑆) < 𝑅))
5352, 1elrab2 3522 . . . . . . . . . . 11 (𝑆𝑌 ↔ (𝑆𝐴 ∧ (𝐹𝑆) < 𝑅))
548, 53sylib 209 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑆𝐴 ∧ (𝐹𝑆) < 𝑅))
5554simprd 489 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹𝑆) < 𝑅)
5655adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑆) < 𝑅)
5717, 20, 22, 50, 56xrlelttrd 12192 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑥) < 𝑅)
5814, 57jca 507 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) < 𝑅))
591rabeq2i 3345 . . . . . 6 (𝑥𝑌 ↔ (𝑥𝐴 ∧ (𝐹𝑥) < 𝑅))
6058, 59sylibr 225 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑥𝑌)
6160ex 401 . . . 4 (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝐼𝐴) → 𝑥𝑌))
6212, 61ralrimi 3103 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐼𝐴)𝑥𝑌)
6328nfci 2896 . . . 4 𝑥(𝐼𝐴)
64 nfrab1 3269 . . . . 5 𝑥{𝑥𝐴 ∣ (𝐹𝑥) < 𝑅}
651, 64nfcxfr 2904 . . . 4 𝑥𝑌
6663, 65dfss3f 3752 . . 3 ((𝐼𝐴) ⊆ 𝑌 ↔ ∀𝑥 ∈ (𝐼𝐴)𝑥𝑌)
6762, 66sylibr 225 . 2 (𝜑 → (𝐼𝐴) ⊆ 𝑌)
6811, 67eqssd 3777 1 (𝜑𝑌 = (𝐼𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384   = wceq 1652  wnf 1878  wcel 2155  wral 3054  {crab 3058  cin 3730  wss 3731   class class class wbr 4808  wf 6063  cfv 6067  (class class class)co 6841  supcsup 8552  cr 10187  -∞cmnf 10325  *cxr 10326   < clt 10327  cle 10328  (,]cioc 12377
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2069  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2349  ax-ext 2742  ax-sep 4940  ax-nul 4948  ax-pow 5000  ax-pr 5061  ax-un 7146  ax-cnex 10244  ax-resscn 10245  ax-1cn 10246  ax-icn 10247  ax-addcl 10248  ax-addrcl 10249  ax-mulcl 10250  ax-mulrcl 10251  ax-mulcom 10252  ax-addass 10253  ax-mulass 10254  ax-distr 10255  ax-i2m1 10256  ax-1ne0 10257  ax-1rid 10258  ax-rnegex 10259  ax-rrecex 10260  ax-cnre 10261  ax-pre-lttri 10262  ax-pre-lttrn 10263  ax-pre-ltadd 10264  ax-pre-mulgt0 10265  ax-pre-sup 10266
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2062  df-mo 2564  df-eu 2581  df-clab 2751  df-cleq 2757  df-clel 2760  df-nfc 2895  df-ne 2937  df-nel 3040  df-ral 3059  df-rex 3060  df-reu 3061  df-rmo 3062  df-rab 3063  df-v 3351  df-sbc 3596  df-csb 3691  df-dif 3734  df-un 3736  df-in 3738  df-ss 3745  df-nul 4079  df-if 4243  df-pw 4316  df-sn 4334  df-pr 4336  df-op 4340  df-uni 4594  df-br 4809  df-opab 4871  df-mpt 4888  df-id 5184  df-po 5197  df-so 5198  df-xp 5282  df-rel 5283  df-cnv 5284  df-co 5285  df-dm 5286  df-rn 5287  df-res 5288  df-ima 5289  df-iota 6030  df-fun 6069  df-fn 6070  df-f 6071  df-f1 6072  df-fo 6073  df-f1o 6074  df-fv 6075  df-riota 6802  df-ov 6844  df-oprab 6845  df-mpt2 6846  df-er 7946  df-en 8160  df-dom 8161  df-sdom 8162  df-sup 8554  df-pnf 10329  df-mnf 10330  df-xr 10331  df-ltxr 10332  df-le 10333  df-sub 10521  df-neg 10522  df-ioc 12381
This theorem is referenced by:  incsmflem  41522
  Copyright terms: Public domain W3C validator