Theorem stoweidlem23 46474

Description: This lemma is used to prove the existence of a function p_t as in the beginning of Lemma 1 [BrosowskiDeutsh] p. 90: for all t in T - U, there exists a function p in the subalgebra, such that p_t ( t₀ ) = 0 , p_t ( t ) > 0, and 0 <= p_t <= 1. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
stoweidlem23.1	⊢ Ⅎ𝑡𝜑
stoweidlem23.2	⊢ Ⅎ𝑡𝐺
stoweidlem23.3	⊢ 𝐻 = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍)))
stoweidlem23.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) → 𝑓:𝑇⟶ℝ)
stoweidlem23.5	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐴) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝑓‘𝑡) + (𝑔‘𝑡))) ∈ 𝐴)
stoweidlem23.6	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑥) ∈ 𝐴)
stoweidlem23.7	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ 𝑇)
stoweidlem23.8	⊢ (𝜑 → 𝑍 ∈ 𝑇)
stoweidlem23.9	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ 𝐴)
stoweidlem23.10	⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑆) ≠ (𝐺‘𝑍))

Assertion

Ref	Expression
stoweidlem23	⊢ (𝜑 → (𝐻 ∈ 𝐴 ∧ (𝐻‘𝑆) ≠ (𝐻‘𝑍) ∧ (𝐻‘𝑍) = 0))

Distinct variable groups:   𝑓,𝑔,𝑡,𝑇   𝐴,𝑓,𝑔   𝑓,𝐺,𝑔   𝜑,𝑓,𝑔   𝑔,𝑍,𝑡   𝑥,𝑡,𝑇   𝑡,𝑆   𝑥,𝐴   𝑥,𝐺   𝑥,𝑍   𝜑,𝑥

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑡)   𝐴(𝑡)   𝑆(𝑥,𝑓,𝑔)   𝐺(𝑡)   𝐻(𝑥,𝑡,𝑓,𝑔)   𝑍(𝑓)

Proof of Theorem stoweidlem23

Step	Hyp	Ref	Expression
1		stoweidlem23.3	. . 3 ⊢ 𝐻 = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍)))
2		stoweidlem23.1	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑡𝜑
3		stoweidlem23.9	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ 𝐴)
4	3	ancli 553	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝜑 ∧ 𝐺 ∈ 𝐴))
5		eleq1 2827	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑓 = 𝐺 → (𝑓 ∈ 𝐴 ↔ 𝐺 ∈ 𝐴))
6	5	anbi2d 636	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑓 = 𝐺 → ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 ∧ 𝐺 ∈ 𝐴)))
7		feq1 6634	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑓 = 𝐺 → (𝑓:𝑇⟶ℝ ↔ 𝐺:𝑇⟶ℝ))
8	6, 7	imbi12d 345	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑓 = 𝐺 → (((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) → 𝑓:𝑇⟶ℝ) ↔ ((𝜑 ∧ 𝐺 ∈ 𝐴) → 𝐺:𝑇⟶ℝ)))
9		stoweidlem23.4	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) → 𝑓:𝑇⟶ℝ)
10	8, 9	vtoclg 3500	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ 𝐴 → ((𝜑 ∧ 𝐺 ∈ 𝐴) → 𝐺:𝑇⟶ℝ))
11	3, 4, 10	sylc 65	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐺:𝑇⟶ℝ)
12	11	ffvelcdmda 7026	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → (𝐺‘𝑡) ∈ ℝ)
13	12	recnd 11165	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → (𝐺‘𝑡) ∈ ℂ)
14		stoweidlem23.8	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑍 ∈ 𝑇)
15	11, 14	ffvelcdmd 7027	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑍) ∈ ℝ)
16	15	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → (𝐺‘𝑍) ∈ ℝ)
17	16	recnd 11165	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → (𝐺‘𝑍) ∈ ℂ)
18	13, 17	negsubd 11503	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → ((𝐺‘𝑡) + -(𝐺‘𝑍)) = ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍)))
19	2, 18	mpteq2da 5165	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + -(𝐺‘𝑍))) = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍))))
20		simpr 485	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → 𝑡 ∈ 𝑇)
21	15	renegcld 11569	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ)
22	21	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ)
23		eqid 2739	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)) = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))
24	23	fvmpt2 6948	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑡 ∈ 𝑇 ∧ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ) → ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡) = -(𝐺‘𝑍))
25	20, 22, 24	syl2anc 590	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡) = -(𝐺‘𝑍))
26	25	oveq2d 7373	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → ((𝐺‘𝑡) + ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡)) = ((𝐺‘𝑡) + -(𝐺‘𝑍)))
27	2, 26	mpteq2da 5165	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡))) = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + -(𝐺‘𝑍))))
28	21	ancli 553	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝜑 ∧ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ))
29		eleq1 2827	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = -(𝐺‘𝑍) → (𝑥 ∈ ℝ ↔ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ))
30	29	anbi2d 636	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = -(𝐺‘𝑍) → ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ↔ (𝜑 ∧ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ)))
31		stoweidlem23.2	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑡𝐺
32		nfcv 2901	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑡𝑍
33	31, 32	nffv 6838	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑡(𝐺‘𝑍)
34	33	nfneg 11381	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑡-(𝐺‘𝑍)
35	34	nfeq2 2918	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑡 𝑥 = -(𝐺‘𝑍)
36		simpl 483	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 = -(𝐺‘𝑍) ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → 𝑥 = -(𝐺‘𝑍))
37	35, 36	mpteq2da 5165	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = -(𝐺‘𝑍) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑥) = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)))
38	37	eleq1d 2824	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = -(𝐺‘𝑍) → ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑥) ∈ 𝐴 ↔ (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)) ∈ 𝐴))
39	30, 38	imbi12d 345	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = -(𝐺‘𝑍) → (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑥) ∈ 𝐴) ↔ ((𝜑 ∧ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)) ∈ 𝐴)))
40		stoweidlem23.6	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑥) ∈ 𝐴)
41	39, 40	vtoclg 3500	. . . . . . 7 ⊢ (-(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ → ((𝜑 ∧ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)) ∈ 𝐴))
42	21, 28, 41	sylc 65	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)) ∈ 𝐴)
43		stoweidlem23.5	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐴) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝑓‘𝑡) + (𝑔‘𝑡))) ∈ 𝐴)
44		nfmpt1 5172	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑡(𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))
45	43, 31, 44	stoweidlem8 46459	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐺 ∈ 𝐴 ∧ (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)) ∈ 𝐴) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡))) ∈ 𝐴)
46	3, 42, 45	mpd3an23 1471	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡))) ∈ 𝐴)
47	27, 46	eqeltrrd 2840	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + -(𝐺‘𝑍))) ∈ 𝐴)
48	19, 47	eqeltrrd 2840	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍))) ∈ 𝐴)
49	1, 48	eqeltrid 2843	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝐴)
50		stoweidlem23.7	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ 𝑇)
51	11, 50	ffvelcdmd 7027	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑆) ∈ ℝ)
52	51	recnd 11165	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑆) ∈ ℂ)
53	15	recnd 11165	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑍) ∈ ℂ)
54		stoweidlem23.10	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑆) ≠ (𝐺‘𝑍))
55	52, 53, 54	subne0d 11506	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)) ≠ 0)
56	51, 15	resubcld 11570	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)) ∈ ℝ)
57		nfcv 2901	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑡𝑆
58	31, 57	nffv 6838	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑡(𝐺‘𝑆)
59		nfcv 2901	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑡 −
60	58, 59, 33	nfov 7387	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑡((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍))
61		fveq2 6828	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑆 → (𝐺‘𝑡) = (𝐺‘𝑆))
62	61	oveq1d 7372	. . . . 5 ⊢ (𝑡 = 𝑆 → ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍)) = ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)))
63	57, 60, 62, 1	fvmptf 6958	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ 𝑇 ∧ ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)) ∈ ℝ) → (𝐻‘𝑆) = ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)))
64	50, 56, 63	syl2anc 590	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑆) = ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)))
65	15, 15	resubcld 11570	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)) ∈ ℝ)
66	33, 59, 33	nfov 7387	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑡((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍))
67		fveq2 6828	. . . . . . 7 ⊢ (𝑡 = 𝑍 → (𝐺‘𝑡) = (𝐺‘𝑍))
68	67	oveq1d 7372	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑍 → ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍)) = ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)))
69	32, 66, 68, 1	fvmptf 6958	. . . . 5 ⊢ ((𝑍 ∈ 𝑇 ∧ ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)) ∈ ℝ) → (𝐻‘𝑍) = ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)))
70	14, 65, 69	syl2anc 590	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑍) = ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)))
71	53	subidd 11485	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)) = 0)
72	70, 71	eqtrd 2774	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑍) = 0)
73	55, 64, 72	3netr4d 3011	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑆) ≠ (𝐻‘𝑍))
74	49, 73, 72	3jca 1134	1 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ∈ 𝐴 ∧ (𝐻‘𝑆) ≠ (𝐻‘𝑍) ∧ (𝐻‘𝑍) = 0))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1092   = wceq 1547  Ⅎwnf 1790   ∈ wcel 2119  Ⅎwnfc 2886   ≠ wne 2934   ↦ cmpt 5154  ⟶wf 6482  ‘cfv 6486  (class class class)co 7357  ℝcr 11029  0cc0 11030   + caddc 11033   − cmin 11369  -cneg 11370

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2711  ax-sep 5219  ax-nul 5229  ax-pow 5295  ax-pr 5363  ax-un 7679  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2814  df-nfc 2888  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3064  df-reu 3345  df-rab 3392  df-v 3433  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-nul 4263  df-if 4456  df-pw 4532  df-sn 4557  df-pr 4559  df-op 4563  df-uni 4840  df-br 5074  df-opab 5136  df-mpt 5155  df-id 5514  df-po 5527  df-so 5528  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-iota 6442  df-fun 6488  df-fn 6489  df-f 6490  df-f1 6491  df-fo 6492  df-f1o 6493  df-fv 6494  df-riota 7314  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-er 8634  df-en 8885  df-dom 8886  df-sdom 8887  df-pnf 11173  df-mnf 11174  df-ltxr 11176  df-sub 11371  df-neg 11372

This theorem is referenced by:  stoweidlem43  46494