Theorem stoweidlem23 47032

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 558	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝜑 ∧ 𝐺 ∈ 𝐴))
5		eleq1 2849	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑓 = 𝐺 → (𝑓 ∈ 𝐴 ↔ 𝐺 ∈ 𝐴))
6	5	anbi2d 642	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑓 = 𝐺 → ((𝜑 ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) ↔ (𝜑 ∧ 𝐺 ∈ 𝐴)))
7		feq1 6687	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑓 = 𝐺 → (𝑓:𝑇⟶ℝ ↔ 𝐺:𝑇⟶ℝ))
8	6, 7	imbi12d 347	. . . . . . . . . 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 3518	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ 𝐴 → ((𝜑 ∧ 𝐺 ∈ 𝐴) → 𝐺:𝑇⟶ℝ))
11	3, 4, 10	sylc 66	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐺:𝑇⟶ℝ)
12	11	ffvelcdmda 7084	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → (𝐺‘𝑡) ∈ ℝ)
13	12	recnd 11337	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → (𝐺‘𝑡) ∈ ℂ)
14		stoweidlem23.8	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑍 ∈ 𝑇)
15	11, 14	ffvelcdmd 7085	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑍) ∈ ℝ)
16	15	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → (𝐺‘𝑍) ∈ ℝ)
17	16	recnd 11337	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → (𝐺‘𝑍) ∈ ℂ)
18	13, 17	negsubd 11675	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → ((𝐺‘𝑡) + -(𝐺‘𝑍)) = ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍)))
19	2, 18	mpteq2da 5197	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + -(𝐺‘𝑍))) = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍))))
20		simpr 490	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → 𝑡 ∈ 𝑇)
21	15	renegcld 11743	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ)
22	21	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ)
23		eqid 2761	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)) = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))
24	23	fvmpt2 7005	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑡 ∈ 𝑇 ∧ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ) → ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡) = -(𝐺‘𝑍))
25	20, 22, 24	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡) = -(𝐺‘𝑍))
26	25	oveq2d 7436	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → ((𝐺‘𝑡) + ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡)) = ((𝐺‘𝑡) + -(𝐺‘𝑍)))
27	2, 26	mpteq2da 5197	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡))) = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + -(𝐺‘𝑍))))
28	21	ancli 558	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝜑 ∧ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ))
29		eleq1 2849	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = -(𝐺‘𝑍) → (𝑥 ∈ ℝ ↔ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ))
30	29	anbi2d 642	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = -(𝐺‘𝑍) → ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ↔ (𝜑 ∧ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ)))
31		stoweidlem23.2	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑡𝐺
32		nfcv 2923	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ Ⅎ𝑡𝑍
33	31, 32	nffv 6895	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑡(𝐺‘𝑍)
34	33	nfneg 11553	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑡 -(𝐺‘𝑍)
35	34	nfeq2 2940	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑡 𝑥 = -(𝐺‘𝑍)
36		simpl 488	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 = -(𝐺‘𝑍) ∧ 𝑡 ∈ 𝑇) → 𝑥 = -(𝐺‘𝑍))
37	35, 36	mpteq2da 5197	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = -(𝐺‘𝑍) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑥) = (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)))
38	37	eleq1d 2846	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = -(𝐺‘𝑍) → ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ 𝑥) ∈ 𝐴 ↔ (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)) ∈ 𝐴))
39	30, 38	imbi12d 347	. . . . . . . 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 3518	. . . . . . 7 ⊢ ( -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ → ((𝜑 ∧ -(𝐺‘𝑍) ∈ ℝ) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)) ∈ 𝐴))
42	21, 28, 41	sylc 66	. . . . . 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 5204	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑡(𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))
45	43, 31, 44	stoweidlem8 47017	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐺 ∈ 𝐴 ∧ (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍)) ∈ 𝐴) → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡))) ∈ 𝐴)
46	3, 42, 45	mpd3an23 1492	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + ((𝑡 ∈ 𝑇 ↦ -(𝐺‘𝑍))‘𝑡))) ∈ 𝐴)
47	27, 46	eqeltrrd 2862	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) + -(𝐺‘𝑍))) ∈ 𝐴)
48	19, 47	eqeltrrd 2862	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑡 ∈ 𝑇 ↦ ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍))) ∈ 𝐴)
49	1, 48	eqeltrid 2865	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ 𝐴)
50		stoweidlem23.7	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ 𝑇)
51	11, 50	ffvelcdmd 7085	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑆) ∈ ℝ)
52	51	recnd 11337	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑆) ∈ ℂ)
53	15	recnd 11337	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑍) ∈ ℂ)
54		stoweidlem23.10	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐺‘𝑆) ≠ (𝐺‘𝑍))
55	52, 53, 54	subne0d 11679	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)) ≠ 0)
56	51, 15	resubcld 11744	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)) ∈ ℝ)
57		nfcv 2923	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑡𝑆
58	31, 57	nffv 6895	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑡(𝐺‘𝑆)
59		nfcv 2923	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑡 −
60	58, 59, 33	nfov 7450	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑡((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍))
61		fveq2 6885	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑆 → (𝐺‘𝑡) = (𝐺‘𝑆))
62	61	oveq1d 7435	. . . . 5 ⊢ (𝑡 = 𝑆 → ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍)) = ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)))
63	57, 60, 62, 1	fvmptf 7015	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ 𝑇 ∧ ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)) ∈ ℝ) → (𝐻‘𝑆) = ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)))
64	50, 56, 63	syl2anc 596	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑆) = ((𝐺‘𝑆) − (𝐺‘𝑍)))
65	15, 15	resubcld 11744	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)) ∈ ℝ)
66	33, 59, 33	nfov 7450	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑡((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍))
67		fveq2 6885	. . . . . . 7 ⊢ (𝑡 = 𝑍 → (𝐺‘𝑡) = (𝐺‘𝑍))
68	67	oveq1d 7435	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑍 → ((𝐺‘𝑡) − (𝐺‘𝑍)) = ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)))
69	32, 66, 68, 1	fvmptf 7015	. . . . 5 ⊢ ((𝑍 ∈ 𝑇 ∧ ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)) ∈ ℝ) → (𝐻‘𝑍) = ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)))
70	14, 65, 69	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑍) = ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)))
71	53	subidd 11657	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐺‘𝑍) − (𝐺‘𝑍)) = 0)
72	70, 71	eqtrd 2796	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑍) = 0)
73	55, 64, 72	3netr4d 3033	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑆) ≠ (𝐻‘𝑍))
74	49, 73, 72	3jca 1146	1 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ∈ 𝐴 ∧ (𝐻‘𝑆) ≠ (𝐻‘𝑍) ∧ (𝐻‘𝑍) = 0))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570  Ⅎwnf 1816   ∈ wcel 2145  Ⅎwnfc 2908   ≠ wne 2956   ↦ cmpt 5186  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℝcr 11199  0cc0 11200   + caddc 11203   − cmin 11541   -cneg 11542

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-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276

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-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-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5546  df-po 5559  df-so 5560  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-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-ltxr 11348  df-sub 11543  df-neg 11544

This theorem is used by:  stoweidlem43  47052