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Theorem dvlt0

Description: A function on a closed interval with negative derivative is decreasing. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses dvgt0.a ⊢ φ → A ∈ ℝ
dvgt0.b ⊢ φ → B ∈ ℝ
dvgt0.f ⊢ φ → F : A B ⟶cn ℝ
dvlt0.d ⊢ φ → F ℝ ′ : A B ⟶ −∞ 0
Assertion dvlt0 ⊢ φ → F Isom < , < -1 A B ran ⁡ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvgt0.a ⊢ φ → A ∈ ℝ
2 dvgt0.b ⊢ φ → B ∈ ℝ
3 dvgt0.f ⊢ φ → F : A B ⟶cn ℝ
4 dvlt0.d ⊢ φ → F ℝ ′ : A B ⟶ −∞ 0
5 gtso ⊢ < -1 Or ℝ
6 1 2 3 4 dvgt0lem1 ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ y − F ⁡ x y − x ∈ −∞ 0
7 eliooord ⊢ F ⁡ y − F ⁡ x y − x ∈ −∞ 0 → −∞ < F ⁡ y − F ⁡ x y − x ∧ F ⁡ y − F ⁡ x y − x < 0
8 6 7 syl ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → −∞ < F ⁡ y − F ⁡ x y − x ∧ F ⁡ y − F ⁡ x y − x < 0
9 8 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ y − F ⁡ x y − x < 0
10 cncff ⊢ F : A B ⟶cn ℝ → F : A B ⟶ ℝ
11 3 10 syl ⊢ φ → F : A B ⟶ ℝ
12 11 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F : A B ⟶ ℝ
13 simplrr ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → y ∈ A B
14 12 13 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ y ∈ ℝ
15 simplrl ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → x ∈ A B
16 12 15 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ x ∈ ℝ
17 14 16 resubcld ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ y − F ⁡ x ∈ ℝ
18 0red ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → 0 ∈ ℝ
19 iccssre ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → A B ⊆ ℝ
20 1 2 19 syl2anc ⊢ φ → A B ⊆ ℝ
21 20 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → A B ⊆ ℝ
22 21 13 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → y ∈ ℝ
23 21 15 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → x ∈ ℝ
24 22 23 resubcld ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → y − x ∈ ℝ
25 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → x < y
26 23 22 posdifd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → x < y ↔ 0 < y − x
27 25 26 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → 0 < y − x
28 ltdivmul ⊢ F ⁡ y − F ⁡ x ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ ∧ y − x ∈ ℝ ∧ 0 < y − x → F ⁡ y − F ⁡ x y − x < 0 ↔ F ⁡ y − F ⁡ x < y − x ⋅ 0
29 17 18 24 27 28 syl112anc ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ y − F ⁡ x y − x < 0 ↔ F ⁡ y − F ⁡ x < y − x ⋅ 0
30 9 29 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ y − F ⁡ x < y − x ⋅ 0
31 24 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → y − x ∈ ℂ
32 31 mul01d ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → y − x ⋅ 0 = 0
33 30 32 breqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ y − F ⁡ x < 0
34 14 16 18 ltsubaddd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ y − F ⁡ x < 0 ↔ F ⁡ y < 0 + F ⁡ x
35 33 34 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ y < 0 + F ⁡ x
36 16 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ x ∈ ℂ
37 36 addlidd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → 0 + F ⁡ x = F ⁡ x
38 35 37 breqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ y < F ⁡ x
39 fvex ⊢ F ⁡ x ∈ V
40 fvex ⊢ F ⁡ y ∈ V
41 39 40 brcnv ⊢ F ⁡ x < -1 F ⁡ y ↔ F ⁡ y < F ⁡ x
42 38 41 sylibr ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y ∈ A B ∧ x < y → F ⁡ x < -1 F ⁡ y
43 1 2 3 4 5 42 dvgt0lem2 ⊢ φ → F Isom < , < -1 A B ran ⁡ F