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Theorem c1lip3

Description: C^1 functions are Lipschitz continuous on closed intervals. (Contributed by Stefan O'Rear, 16-Nov-2014)

Ref Expression
Hypotheses c1lip3.a ⊢ φ → A ∈ ℝ
c1lip3.b ⊢ φ → B ∈ ℝ
c1lip3.f ⊢ φ → F ↾ ℝ ∈ C n ⁡ ℝ ⁡ 1
c1lip3.rn ⊢ φ → F ℝ ⊆ ℝ
c1lip3.dm ⊢ φ → A B ⊆ dom ⁡ F
Assertion c1lip3 ⊢ φ → ∃ k ∈ ℝ ∀ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ⁡ y − F ⁡ x ≤ k ⁢ y − x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 c1lip3.a ⊢ φ → A ∈ ℝ
2 c1lip3.b ⊢ φ → B ∈ ℝ
3 c1lip3.f ⊢ φ → F ↾ ℝ ∈ C n ⁡ ℝ ⁡ 1
4 c1lip3.rn ⊢ φ → F ℝ ⊆ ℝ
5 c1lip3.dm ⊢ φ → A B ⊆ dom ⁡ F
6 df-ima ⊢ F ℝ = ran ⁡ F ↾ ℝ
7 6 4 eqsstrrid ⊢ φ → ran ⁡ F ↾ ℝ ⊆ ℝ
8 iccssre ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → A B ⊆ ℝ
9 1 2 8 syl2anc ⊢ φ → A B ⊆ ℝ
10 9 5 ssind ⊢ φ → A B ⊆ ℝ ∩ dom ⁡ F
11 dmres ⊢ dom ⁡ F ↾ ℝ = ℝ ∩ dom ⁡ F
12 10 11 sseqtrrdi ⊢ φ → A B ⊆ dom ⁡ F ↾ ℝ
13 1 2 3 7 12 c1lip2 ⊢ φ → ∃ k ∈ ℝ ∀ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ↾ ℝ ⁡ y − F ↾ ℝ ⁡ x ≤ k ⁢ y − x
14 9 sseld ⊢ φ → x ∈ A B → x ∈ ℝ
15 9 sseld ⊢ φ → y ∈ A B → y ∈ ℝ
16 14 15 anim12d ⊢ φ → x ∈ A B ∧ y ∈ A B → x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ
17 16 imp ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B → x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ
18 fvres ⊢ y ∈ ℝ → F ↾ ℝ ⁡ y = F ⁡ y
19 fvres ⊢ x ∈ ℝ → F ↾ ℝ ⁡ x = F ⁡ x
20 18 19 oveqan12rd ⊢ x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → F ↾ ℝ ⁡ y − F ↾ ℝ ⁡ x = F ⁡ y − F ⁡ x
21 20 fveq2d ⊢ x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → F ↾ ℝ ⁡ y − F ↾ ℝ ⁡ x = F ⁡ y − F ⁡ x
22 21 breq1d ⊢ x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → F ↾ ℝ ⁡ y − F ↾ ℝ ⁡ x ≤ k ⁢ y − x ↔ F ⁡ y − F ⁡ x ≤ k ⁢ y − x
23 22 biimpd ⊢ x ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → F ↾ ℝ ⁡ y − F ↾ ℝ ⁡ x ≤ k ⁢ y − x → F ⁡ y − F ⁡ x ≤ k ⁢ y − x
24 17 23 syl ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B → F ↾ ℝ ⁡ y − F ↾ ℝ ⁡ x ≤ k ⁢ y − x → F ⁡ y − F ⁡ x ≤ k ⁢ y − x
25 24 ralimdvva ⊢ φ → ∀ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ↾ ℝ ⁡ y − F ↾ ℝ ⁡ x ≤ k ⁢ y − x → ∀ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ⁡ y − F ⁡ x ≤ k ⁢ y − x
26 25 reximdv ⊢ φ → ∃ k ∈ ℝ ∀ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ↾ ℝ ⁡ y − F ↾ ℝ ⁡ x ≤ k ⁢ y − x → ∃ k ∈ ℝ ∀ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ⁡ y − F ⁡ x ≤ k ⁢ y − x
27 13 26 mpd ⊢ φ → ∃ k ∈ ℝ ∀ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ⁡ y − F ⁡ x ≤ k ⁢ y − x