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

Theorem pimdecfgtioc 39602
 Description: Given a non-increasing function, the preimage of an unbounded above, open interval, when the supremum of the preimage belongs to the preimage. (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
pimdecfgtioc.x 𝑥𝜑
pimdecfgtioc.a (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
pimdecfgtioc.f (𝜑𝐹:𝐴⟶ℝ*)
pimdecfgtioc.i (𝜑 → ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝐹𝑥)))
pimdecfgtioc.r (𝜑𝑅 ∈ ℝ*)
pimdecfgtioc.y 𝑌 = {𝑥𝐴𝑅 < (𝐹𝑥)}
pimdecfgtioc.c 𝑆 = sup(𝑌, ℝ*, < )
pimdecfgtioc.e (𝜑𝑆𝑌)
pimdecfgtioc.d 𝐼 = (-∞(,]𝑆)
Assertion
Ref Expression
pimdecfgtioc (𝜑𝑌 = (𝐼𝐴))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐹,𝑦   𝑥,𝐼   𝑥,𝑅   𝑦,𝑆
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦)   𝑅(𝑦)   𝑆(𝑥)   𝐼(𝑦)   𝑌(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem pimdecfgtioc
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pimdecfgtioc.y . . . . . . 7 𝑌 = {𝑥𝐴𝑅 < (𝐹𝑥)}
2 ssrab2 3650 . . . . . . 7 {𝑥𝐴𝑅 < (𝐹𝑥)} ⊆ 𝐴
31, 2eqsstri 3598 . . . . . 6 𝑌𝐴
43a1i 11 . . . . 5 (𝜑𝑌𝐴)
5 pimdecfgtioc.a . . . . 5 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
64, 5sstrd 3578 . . . 4 (𝜑𝑌 ⊆ ℝ)
7 pimdecfgtioc.c . . . 4 𝑆 = sup(𝑌, ℝ*, < )
8 pimdecfgtioc.e . . . 4 (𝜑𝑆𝑌)
9 pimdecfgtioc.d . . . 4 𝐼 = (-∞(,]𝑆)
106, 7, 8, 9ressiocsup 38628 . . 3 (𝜑𝑌𝐼)
1110, 4ssind 3799 . 2 (𝜑𝑌 ⊆ (𝐼𝐴))
12 pimdecfgtioc.x . . . 4 𝑥𝜑
13 elinel2 3762 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ (𝐼𝐴) → 𝑥𝐴)
1413adantl 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑥𝐴)
15 pimdecfgtioc.r . . . . . . . . 9 (𝜑𝑅 ∈ ℝ*)
1615adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑅 ∈ ℝ*)
17 pimdecfgtioc.f . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹:𝐴⟶ℝ*)
183, 8sseldi 3566 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑆𝐴)
1917, 18ffvelrnd 6268 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹𝑆) ∈ ℝ*)
2019adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑆) ∈ ℝ*)
2117adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝐹:𝐴⟶ℝ*)
2221, 14ffvelrnd 6268 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ*)
238, 1syl6eleq 2698 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑆 ∈ {𝑥𝐴𝑅 < (𝐹𝑥)})
24 nfrab1 3099 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑥{𝑥𝐴𝑅 < (𝐹𝑥)}
251, 24nfcxfr 2749 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑥𝑌
26 nfcv 2751 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑥*
27 nfcv 2751 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑥 <
2825, 26, 27nfsup 8240 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥sup(𝑌, ℝ*, < )
297, 28nfcxfr 2749 . . . . . . . . . . . 12 𝑥𝑆
30 nfcv 2751 . . . . . . . . . . . 12 𝑥𝐴
31 nfcv 2751 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥𝑅
32 nfcv 2751 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑥𝐹
3332, 29nffv 6110 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥(𝐹𝑆)
3431, 27, 33nfbr 4629 . . . . . . . . . . . 12 𝑥 𝑅 < (𝐹𝑆)
35 fveq2 6103 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑆 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑆))
3635breq2d 4595 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑆 → (𝑅 < (𝐹𝑥) ↔ 𝑅 < (𝐹𝑆)))
3729, 30, 34, 36elrabf 3329 . . . . . . . . . . 11 (𝑆 ∈ {𝑥𝐴𝑅 < (𝐹𝑥)} ↔ (𝑆𝐴𝑅 < (𝐹𝑆)))
3823, 37sylib 207 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑆𝐴𝑅 < (𝐹𝑆)))
3938simprd 478 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑅 < (𝐹𝑆))
4039adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑅 < (𝐹𝑆))
4118adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑆𝐴)
42 pimdecfgtioc.i . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ∀𝑥𝐴𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝐹𝑥)))
4342r19.21bi 2916 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑥𝐴) → ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝐹𝑥)))
4414, 43syldan 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝐹𝑥)))
4541, 44jca 553 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝑆𝐴 ∧ ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝐹𝑥))))
46 mnfxr 9975 . . . . . . . . . . 11 -∞ ∈ ℝ*
4746a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → -∞ ∈ ℝ*)
48 ressxr 9962 . . . . . . . . . . . 12 ℝ ⊆ ℝ*
496, 8sseldd 3569 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
5048, 49sseldi 3566 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑆 ∈ ℝ*)
5150adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑆 ∈ ℝ*)
52 elinel1 3761 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ (𝐼𝐴) → 𝑥𝐼)
5352, 9syl6eleq 2698 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ (𝐼𝐴) → 𝑥 ∈ (-∞(,]𝑆))
5453adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑥 ∈ (-∞(,]𝑆))
55 iocleub 38572 . . . . . . . . . 10 ((-∞ ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ*𝑥 ∈ (-∞(,]𝑆)) → 𝑥𝑆)
5647, 51, 54, 55syl3anc 1318 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑥𝑆)
57 breq2 4587 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑆 → (𝑥𝑦𝑥𝑆))
58 fveq2 6103 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝑆 → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑆))
5958breq1d 4593 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝑆 → ((𝐹𝑦) ≤ (𝐹𝑥) ↔ (𝐹𝑆) ≤ (𝐹𝑥)))
6057, 59imbi12d 333 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝑆 → ((𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝐹𝑥)) ↔ (𝑥𝑆 → (𝐹𝑆) ≤ (𝐹𝑥))))
6160rspcva 3280 . . . . . . . . 9 ((𝑆𝐴 ∧ ∀𝑦𝐴 (𝑥𝑦 → (𝐹𝑦) ≤ (𝐹𝑥))) → (𝑥𝑆 → (𝐹𝑆) ≤ (𝐹𝑥)))
6245, 56, 61sylc 63 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝐹𝑆) ≤ (𝐹𝑥))
6316, 20, 22, 40, 62xrltletrd 11868 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑅 < (𝐹𝑥))
6414, 63jca 553 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → (𝑥𝐴𝑅 < (𝐹𝑥)))
651rabid3 38285 . . . . . 6 (𝑥𝑌 ↔ (𝑥𝐴𝑅 < (𝐹𝑥)))
6664, 65sylibr 223 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ (𝐼𝐴)) → 𝑥𝑌)
6766ex 449 . . . 4 (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝐼𝐴) → 𝑥𝑌))
6812, 67ralrimi 2940 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐼𝐴)𝑥𝑌)
69 nfv 1830 . . . . 5 𝑥 𝑧 ∈ (𝐼𝐴)
7069nfci 2741 . . . 4 𝑥(𝐼𝐴)
7170, 25dfss3f 3560 . . 3 ((𝐼𝐴) ⊆ 𝑌 ↔ ∀𝑥 ∈ (𝐼𝐴)𝑥𝑌)
7268, 71sylibr 223 . 2 (𝜑 → (𝐼𝐴) ⊆ 𝑌)
7311, 72eqssd 3585 1 (𝜑𝑌 = (𝐼𝐴))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   = wceq 1475  Ⅎwnf 1699   ∈ wcel 1977  ∀wral 2896  {crab 2900   ∩ cin 3539   ⊆ wss 3540   class class class wbr 4583  ⟶wf 5800  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  supcsup 8229  ℝcr 9814  -∞cmnf 9951  ℝ*cxr 9952   < clt 9953   ≤ cle 9954  (,]cioc 12047 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-op 4132  df-uni 4373  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-er 7629  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-sup 8231  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-ioc 12051 This theorem is referenced by:  decsmflem  39652
 Copyright terms: Public domain W3C validator