Metamath Proof Explorer


Theorem dvferm2lem

Description: Lemma for dvferm . (Contributed by Mario Carneiro, 24-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses dvferm.a ⊢ φ → F : X ⟶ ℝ
dvferm.b ⊢ φ → X ⊆ ℝ
dvferm.u ⊢ φ → U ∈ A B
dvferm.s ⊢ φ → A B ⊆ X
dvferm.d ⊢ φ → U ∈ dom ⁡ F ℝ ′
dvferm2.r ⊢ φ → ∀ y ∈ A U F ⁡ y ≤ F ⁡ U
dvferm2.z ⊢ φ → F ℝ ′ ⁡ U < 0
dvferm2.t ⊢ φ → T ∈ ℝ +
dvferm2.l ⊢ φ → ∀ z ∈ X ∖ U z ≠ U ∧ z − U < T → F ⁡ z − F ⁡ U z − U − F ℝ ′ ⁡ U < − F ℝ ′ ⁡ U
dvferm2.x ⊢ S = if A ≤ U − T U − T A + U 2
Assertion dvferm2lem ⊢ ¬ φ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvferm.a ⊢ φ → F : X ⟶ ℝ
2 dvferm.b ⊢ φ → X ⊆ ℝ
3 dvferm.u ⊢ φ → U ∈ A B
4 dvferm.s ⊢ φ → A B ⊆ X
5 dvferm.d ⊢ φ → U ∈ dom ⁡ F ℝ ′
6 dvferm2.r ⊢ φ → ∀ y ∈ A U F ⁡ y ≤ F ⁡ U
7 dvferm2.z ⊢ φ → F ℝ ′ ⁡ U < 0
8 dvferm2.t ⊢ φ → T ∈ ℝ +
9 dvferm2.l ⊢ φ → ∀ z ∈ X ∖ U z ≠ U ∧ z − U < T → F ⁡ z − F ⁡ U z − U − F ℝ ′ ⁡ U < − F ℝ ′ ⁡ U
10 dvferm2.x ⊢ S = if A ≤ U − T U − T A + U 2
11 mnfxr ⊢ −∞ ∈ ℝ *
12 11 a1i ⊢ φ → −∞ ∈ ℝ *
13 ioossre ⊢ A B ⊆ ℝ
14 13 3 sselid ⊢ φ → U ∈ ℝ
15 8 rpred ⊢ φ → T ∈ ℝ
16 14 15 resubcld ⊢ φ → U − T ∈ ℝ
17 16 rexrd ⊢ φ → U − T ∈ ℝ *
18 ne0i ⊢ U ∈ A B → A B ≠ ∅
19 ndmioo ⊢ ¬ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * → A B = ∅
20 19 necon1ai ⊢ A B ≠ ∅ → A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ *
21 3 18 20 3syl ⊢ φ → A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ *
22 21 simpld ⊢ φ → A ∈ ℝ *
23 17 22 ifcld ⊢ φ → if A ≤ U − T U − T A ∈ ℝ *
24 14 rexrd ⊢ φ → U ∈ ℝ *
25 16 mnfltd ⊢ φ → −∞ < U − T
26 xrmax2 ⊢ A ∈ ℝ * ∧ U − T ∈ ℝ * → U − T ≤ if A ≤ U − T U − T A
27 22 17 26 syl2anc ⊢ φ → U − T ≤ if A ≤ U − T U − T A
28 12 17 23 25 27 xrltletrd ⊢ φ → −∞ < if A ≤ U − T U − T A
29 14 8 ltsubrpd ⊢ φ → U − T < U
30 eliooord ⊢ U ∈ A B → A < U ∧ U < B
31 3 30 syl ⊢ φ → A < U ∧ U < B
32 31 simpld ⊢ φ → A < U
33 breq1 ⊢ U − T = if A ≤ U − T U − T A → U − T < U ↔ if A ≤ U − T U − T A < U
34 breq1 ⊢ A = if A ≤ U − T U − T A → A < U ↔ if A ≤ U − T U − T A < U
35 33 34 ifboth ⊢ U − T < U ∧ A < U → if A ≤ U − T U − T A < U
36 29 32 35 syl2anc ⊢ φ → if A ≤ U − T U − T A < U
37 xrre2 ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ if A ≤ U − T U − T A ∈ ℝ * ∧ U ∈ ℝ * ∧ −∞ < if A ≤ U − T U − T A ∧ if A ≤ U − T U − T A < U → if A ≤ U − T U − T A ∈ ℝ
38 12 23 24 28 36 37 syl32anc ⊢ φ → if A ≤ U − T U − T A ∈ ℝ
39 38 14 readdcld ⊢ φ → if A ≤ U − T U − T A + U ∈ ℝ
40 39 rehalfcld ⊢ φ → if A ≤ U − T U − T A + U 2 ∈ ℝ
41 10 40 eqeltrid ⊢ φ → S ∈ ℝ
42 avglt2 ⊢ if A ≤ U − T U − T A ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ → if A ≤ U − T U − T A < U ↔ if A ≤ U − T U − T A + U 2 < U
43 38 14 42 syl2anc ⊢ φ → if A ≤ U − T U − T A < U ↔ if A ≤ U − T U − T A + U 2 < U
44 36 43 mpbid ⊢ φ → if A ≤ U − T U − T A + U 2 < U
45 10 44 eqbrtrid ⊢ φ → S < U
46 41 45 ltned ⊢ φ → S ≠ U
47 41 14 45 ltled ⊢ φ → S ≤ U
48 41 14 47 abssuble0d ⊢ φ → S − U = U − S
49 avglt1 ⊢ if A ≤ U − T U − T A ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ → if A ≤ U − T U − T A < U ↔ if A ≤ U − T U − T A < if A ≤ U − T U − T A + U 2
50 38 14 49 syl2anc ⊢ φ → if A ≤ U − T U − T A < U ↔ if A ≤ U − T U − T A < if A ≤ U − T U − T A + U 2
51 36 50 mpbid ⊢ φ → if A ≤ U − T U − T A < if A ≤ U − T U − T A + U 2
52 51 10 breqtrrdi ⊢ φ → if A ≤ U − T U − T A < S
53 16 38 41 27 52 lelttrd ⊢ φ → U − T < S
54 14 15 41 53 ltsub23d ⊢ φ → U − S < T
55 48 54 eqbrtrd ⊢ φ → S − U < T
56 neeq1 ⊢ z = S → z ≠ U ↔ S ≠ U
57 fvoveq1 ⊢ z = S → z − U = S − U
58 57 breq1d ⊢ z = S → z − U < T ↔ S − U < T
59 56 58 anbi12d ⊢ z = S → z ≠ U ∧ z − U < T ↔ S ≠ U ∧ S − U < T
60 fveq2 ⊢ z = S → F ⁡ z = F ⁡ S
61 60 oveq1d ⊢ z = S → F ⁡ z − F ⁡ U = F ⁡ S − F ⁡ U
62 oveq1 ⊢ z = S → z − U = S − U
63 61 62 oveq12d ⊢ z = S → F ⁡ z − F ⁡ U z − U = F ⁡ S − F ⁡ U S − U
64 63 fvoveq1d ⊢ z = S → F ⁡ z − F ⁡ U z − U − F ℝ ′ ⁡ U = F ⁡ S − F ⁡ U S − U − F ℝ ′ ⁡ U
65 64 breq1d ⊢ z = S → F ⁡ z − F ⁡ U z − U − F ℝ ′ ⁡ U < − F ℝ ′ ⁡ U ↔ F ⁡ S − F ⁡ U S − U − F ℝ ′ ⁡ U < − F ℝ ′ ⁡ U
66 59 65 imbi12d ⊢ z = S → z ≠ U ∧ z − U < T → F ⁡ z − F ⁡ U z − U − F ℝ ′ ⁡ U < − F ℝ ′ ⁡ U ↔ S ≠ U ∧ S − U < T → F ⁡ S − F ⁡ U S − U − F ℝ ′ ⁡ U < − F ℝ ′ ⁡ U
67 21 simprd ⊢ φ → B ∈ ℝ *
68 31 simprd ⊢ φ → U < B
69 24 67 68 xrltled ⊢ φ → U ≤ B
70 iooss2 ⊢ B ∈ ℝ * ∧ U ≤ B → A U ⊆ A B
71 67 69 70 syl2anc ⊢ φ → A U ⊆ A B
72 71 4 sstrd ⊢ φ → A U ⊆ X
73 41 rexrd ⊢ φ → S ∈ ℝ *
74 xrmax1 ⊢ A ∈ ℝ * ∧ U − T ∈ ℝ * → A ≤ if A ≤ U − T U − T A
75 22 17 74 syl2anc ⊢ φ → A ≤ if A ≤ U − T U − T A
76 22 23 73 75 52 xrlelttrd ⊢ φ → A < S
77 elioo2 ⊢ A ∈ ℝ * ∧ U ∈ ℝ * → S ∈ A U ↔ S ∈ ℝ ∧ A < S ∧ S < U
78 22 24 77 syl2anc ⊢ φ → S ∈ A U ↔ S ∈ ℝ ∧ A < S ∧ S < U
79 41 76 45 78 mpbir3and ⊢ φ → S ∈ A U
80 72 79 sseldd ⊢ φ → S ∈ X
81 eldifsn ⊢ S ∈ X ∖ U ↔ S ∈ X ∧ S ≠ U
82 80 46 81 sylanbrc ⊢ φ → S ∈ X ∖ U
83 66 9 82 rspcdva ⊢ φ → S ≠ U ∧ S − U < T → F ⁡ S − F ⁡ U S − U − F ℝ ′ ⁡ U < − F ℝ ′ ⁡ U
84 46 55 83 mp2and ⊢ φ → F ⁡ S − F ⁡ U S − U − F ℝ ′ ⁡ U < − F ℝ ′ ⁡ U
85 1 80 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ S ∈ ℝ
86 4 3 sseldd ⊢ φ → U ∈ X
87 1 86 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ U ∈ ℝ
88 85 87 resubcld ⊢ φ → F ⁡ S − F ⁡ U ∈ ℝ
89 41 14 resubcld ⊢ φ → S − U ∈ ℝ
90 41 recnd ⊢ φ → S ∈ ℂ
91 14 recnd ⊢ φ → U ∈ ℂ
92 90 91 46 subne0d ⊢ φ → S − U ≠ 0
93 88 89 92 redivcld ⊢ φ → F ⁡ S − F ⁡ U S − U ∈ ℝ
94 dvfre ⊢ F : X ⟶ ℝ ∧ X ⊆ ℝ → F ℝ ′ : dom ⁡ F ℝ ′ ⟶ ℝ
95 1 2 94 syl2anc ⊢ φ → F ℝ ′ : dom ⁡ F ℝ ′ ⟶ ℝ
96 95 5 ffvelcdmd ⊢ φ → F ℝ ′ ⁡ U ∈ ℝ
97 96 renegcld ⊢ φ → − F ℝ ′ ⁡ U ∈ ℝ
98 93 96 97 absdifltd ⊢ φ → F ⁡ S − F ⁡ U S − U − F ℝ ′ ⁡ U < − F ℝ ′ ⁡ U ↔ F ℝ ′ ⁡ U − − F ℝ ′ ⁡ U < F ⁡ S − F ⁡ U S − U ∧ F ⁡ S − F ⁡ U S − U < F ℝ ′ ⁡ U + − F ℝ ′ ⁡ U
99 84 98 mpbid ⊢ φ → F ℝ ′ ⁡ U − − F ℝ ′ ⁡ U < F ⁡ S − F ⁡ U S − U ∧ F ⁡ S − F ⁡ U S − U < F ℝ ′ ⁡ U + − F ℝ ′ ⁡ U
100 99 simprd ⊢ φ → F ⁡ S − F ⁡ U S − U < F ℝ ′ ⁡ U + − F ℝ ′ ⁡ U
101 96 recnd ⊢ φ → F ℝ ′ ⁡ U ∈ ℂ
102 101 negidd ⊢ φ → F ℝ ′ ⁡ U + − F ℝ ′ ⁡ U = 0
103 100 102 breqtrd ⊢ φ → F ⁡ S − F ⁡ U S − U < 0
104 93 lt0neg1d ⊢ φ → F ⁡ S − F ⁡ U S − U < 0 ↔ 0 < − F ⁡ S − F ⁡ U S − U
105 103 104 mpbid ⊢ φ → 0 < − F ⁡ S − F ⁡ U S − U
106 88 recnd ⊢ φ → F ⁡ S − F ⁡ U ∈ ℂ
107 89 recnd ⊢ φ → S − U ∈ ℂ
108 106 107 92 divneg2d ⊢ φ → − F ⁡ S − F ⁡ U S − U = F ⁡ S − F ⁡ U − S − U
109 105 108 breqtrd ⊢ φ → 0 < F ⁡ S − F ⁡ U − S − U
110 89 renegcld ⊢ φ → − S − U ∈ ℝ
111 41 14 posdifd ⊢ φ → S < U ↔ 0 < U − S
112 45 111 mpbid ⊢ φ → 0 < U − S
113 90 91 negsubdi2d ⊢ φ → − S − U = U − S
114 112 113 breqtrrd ⊢ φ → 0 < − S − U
115 gt0div ⊢ F ⁡ S − F ⁡ U ∈ ℝ ∧ − S − U ∈ ℝ ∧ 0 < − S − U → 0 < F ⁡ S − F ⁡ U ↔ 0 < F ⁡ S − F ⁡ U − S − U
116 88 110 114 115 syl3anc ⊢ φ → 0 < F ⁡ S − F ⁡ U ↔ 0 < F ⁡ S − F ⁡ U − S − U
117 109 116 mpbird ⊢ φ → 0 < F ⁡ S − F ⁡ U
118 87 85 posdifd ⊢ φ → F ⁡ U < F ⁡ S ↔ 0 < F ⁡ S − F ⁡ U
119 117 118 mpbird ⊢ φ → F ⁡ U < F ⁡ S
120 fveq2 ⊢ y = S → F ⁡ y = F ⁡ S
121 120 breq1d ⊢ y = S → F ⁡ y ≤ F ⁡ U ↔ F ⁡ S ≤ F ⁡ U
122 121 6 79 rspcdva ⊢ φ → F ⁡ S ≤ F ⁡ U
123 85 87 122 lensymd ⊢ φ → ¬ F ⁡ U < F ⁡ S
124 119 123 pm2.65i ⊢ ¬ φ