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Theorem cvxcl

Description: Closure of a 0-1 linear combination in a convex set. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses cvxcl.1 φD
cvxcl.2 φxDyDxyD
Assertion cvxcl φXDYDT01TX+1TYD

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cvxcl.1 φD
2 cvxcl.2 φxDyDxyD
3 2 ralrimivva φxDyDxyD
4 3 ad2antrr φXDYDT01X<YxDyDxyD
5 simpr1 φXDYDT01XD
6 simpr2 φXDYDT01YD
7 oveq1 x=Xxy=Xy
8 7 sseq1d x=XxyDXyD
9 oveq2 y=YXy=XY
10 9 sseq1d y=YXyDXYD
11 8 10 rspc2v XDYDxDyDxyDXYD
12 5 6 11 syl2anc φXDYDT01xDyDxyDXYD
13 12 adantr φXDYDT01X<YxDyDxyDXYD
14 4 13 mpd φXDYDT01X<YXYD
15 ax-1cn 1
16 unitssre 01
17 simpr3 φXDYDT01T01
18 16 17 sselid φXDYDT01T
19 18 recnd φXDYDT01T
20 nncan 1T11T=T
21 15 19 20 sylancr φXDYDT0111T=T
22 21 oveq1d φXDYDT0111TX=TX
23 22 oveq1d φXDYDT0111TX+1TY=TX+1TY
24 23 adantr φXDYDT01X<Y11TX+1TY=TX+1TY
25 1 adantr φXDYDT01D
26 25 5 sseldd φXDYDT01X
27 26 adantr φXDYDT01X<YX
28 25 6 sseldd φXDYDT01Y
29 28 adantr φXDYDT01X<YY
30 simpr φXDYDT01X<YX<Y
31 simplr3 φXDYDT01X<YT01
32 iirev T011T01
33 31 32 syl φXDYDT01X<Y1T01
34 lincmb01cmp XYX<Y1T0111TX+1TYXY
35 27 29 30 33 34 syl31anc φXDYDT01X<Y11TX+1TYXY
36 24 35 eqeltrrd φXDYDT01X<YTX+1TYXY
37 14 36 sseldd φXDYDT01X<YTX+1TYD
38 oveq2 X=YTX=TY
39 38 oveq1d X=YTX+1TY=TY+1TY
40 pncan3 T1T+1-T=1
41 19 15 40 sylancl φXDYDT01T+1-T=1
42 41 oveq1d φXDYDT01T+1-TY=1Y
43 1re 1
44 resubcl 1T1T
45 43 18 44 sylancr φXDYDT011T
46 45 recnd φXDYDT011T
47 28 recnd φXDYDT01Y
48 19 46 47 adddird φXDYDT01T+1-TY=TY+1TY
49 47 mullidd φXDYDT011Y=Y
50 42 48 49 3eqtr3d φXDYDT01TY+1TY=Y
51 39 50 sylan9eqr φXDYDT01X=YTX+1TY=Y
52 6 adantr φXDYDT01X=YYD
53 51 52 eqeltrd φXDYDT01X=YTX+1TYD
54 3 ad2antrr φXDYDT01Y<XxDyDxyD
55 oveq1 x=Yxy=Yy
56 55 sseq1d x=YxyDYyD
57 oveq2 y=XYy=YX
58 57 sseq1d y=XYyDYXD
59 56 58 rspc2v YDXDxDyDxyDYXD
60 6 5 59 syl2anc φXDYDT01xDyDxyDYXD
61 60 adantr φXDYDT01Y<XxDyDxyDYXD
62 54 61 mpd φXDYDT01Y<XYXD
63 26 recnd φXDYDT01X
64 19 63 mulcld φXDYDT01TX
65 46 47 mulcld φXDYDT011TY
66 64 65 addcomd φXDYDT01TX+1TY=1TY+TX
67 66 adantr φXDYDT01Y<XTX+1TY=1TY+TX
68 28 adantr φXDYDT01Y<XY
69 26 adantr φXDYDT01Y<XX
70 simpr φXDYDT01Y<XY<X
71 simplr3 φXDYDT01Y<XT01
72 lincmb01cmp YXY<XT011TY+TXYX
73 68 69 70 71 72 syl31anc φXDYDT01Y<X1TY+TXYX
74 67 73 eqeltrd φXDYDT01Y<XTX+1TYYX
75 62 74 sseldd φXDYDT01Y<XTX+1TYD
76 26 28 lttri4d φXDYDT01X<YX=YY<X
77 37 53 75 76 mpjao3dan φXDYDT01TX+1TYD