Metamath Proof Explorer


Theorem evthicc

Description: Specialization of the Extreme Value Theorem to a closed interval of RR . (Contributed by Mario Carneiro, 12-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses evthicc.1 ⊢ φ → A ∈ ℝ
evthicc.2 ⊢ φ → B ∈ ℝ
evthicc.3 ⊢ φ → A ≤ B
evthicc.4 ⊢ φ → F : A B ⟶cn ℝ
Assertion evthicc ⊢ φ → ∃ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ⁡ y ≤ F ⁡ x ∧ ∃ z ∈ A B ∀ w ∈ A B F ⁡ z ≤ F ⁡ w

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 evthicc.1 ⊢ φ → A ∈ ℝ
2 evthicc.2 ⊢ φ → B ∈ ℝ
3 evthicc.3 ⊢ φ → A ≤ B
4 evthicc.4 ⊢ φ → F : A B ⟶cn ℝ
5 eqid ⊢ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B = ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B
6 eqid ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . = topGen ⁡ ran ⁡ .
7 eqid ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B = topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B
8 6 7 icccmp ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B ∈ Comp
9 1 2 8 syl2anc ⊢ φ → topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B ∈ Comp
10 iccssre ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → A B ⊆ ℝ
11 1 2 10 syl2anc ⊢ φ → A B ⊆ ℝ
12 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
13 11 12 sstrdi ⊢ φ → A B ⊆ ℂ
14 eqid ⊢ abs ∘ − ↾ A B × A B = abs ∘ − ↾ A B × A B
15 eqid ⊢ abs ∘ − ↾ ℝ 2 = abs ∘ − ↾ ℝ 2
16 eqid ⊢ MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ A B × A B = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ A B × A B
17 eqid ⊢ MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ ℝ 2 = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ ℝ 2
18 15 17 tgioo ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ ℝ 2
19 14 15 16 18 cncfmet ⊢ A B ⊆ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ → A B ⟶cn ℝ = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ A B × A B Cn topGen ⁡ ran ⁡ .
20 13 12 19 sylancl ⊢ φ → A B ⟶cn ℝ = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ A B × A B Cn topGen ⁡ ran ⁡ .
21 6 16 resubmet ⊢ A B ⊆ ℝ → MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ A B × A B = topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B
22 11 21 syl ⊢ φ → MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ A B × A B = topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B
23 22 oveq1d ⊢ φ → MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ A B × A B Cn topGen ⁡ ran ⁡ . = topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B Cn topGen ⁡ ran ⁡ .
24 20 23 eqtrd ⊢ φ → A B ⟶cn ℝ = topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B Cn topGen ⁡ ran ⁡ .
25 4 24 eleqtrd ⊢ φ → F ∈ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B Cn topGen ⁡ ran ⁡ .
26 retop ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . ∈ Top
27 uniretop ⊢ ℝ = ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ .
28 27 restuni ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . ∈ Top ∧ A B ⊆ ℝ → A B = ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B
29 26 11 28 sylancr ⊢ φ → A B = ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B
30 1 rexrd ⊢ φ → A ∈ ℝ *
31 2 rexrd ⊢ φ → B ∈ ℝ *
32 lbicc2 ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ * ∧ A ≤ B → A ∈ A B
33 30 31 3 32 syl3anc ⊢ φ → A ∈ A B
34 33 ne0d ⊢ φ → A B ≠ ∅
35 29 34 eqnetrrd ⊢ φ → ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B ≠ ∅
36 5 6 9 25 35 evth ⊢ φ → ∃ x ∈ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B ∀ y ∈ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B F ⁡ y ≤ F ⁡ x
37 29 raleqdv ⊢ φ → ∀ y ∈ A B F ⁡ y ≤ F ⁡ x ↔ ∀ y ∈ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B F ⁡ y ≤ F ⁡ x
38 29 37 rexeqbidv ⊢ φ → ∃ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ⁡ y ≤ F ⁡ x ↔ ∃ x ∈ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B ∀ y ∈ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B F ⁡ y ≤ F ⁡ x
39 36 38 mpbird ⊢ φ → ∃ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ⁡ y ≤ F ⁡ x
40 5 6 9 25 35 evth2 ⊢ φ → ∃ z ∈ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B ∀ w ∈ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B F ⁡ z ≤ F ⁡ w
41 29 raleqdv ⊢ φ → ∀ w ∈ A B F ⁡ z ≤ F ⁡ w ↔ ∀ w ∈ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B F ⁡ z ≤ F ⁡ w
42 29 41 rexeqbidv ⊢ φ → ∃ z ∈ A B ∀ w ∈ A B F ⁡ z ≤ F ⁡ w ↔ ∃ z ∈ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B ∀ w ∈ ⋃ topGen ⁡ ran ⁡ . ↾ 𝑡 A B F ⁡ z ≤ F ⁡ w
43 40 42 mpbird ⊢ φ → ∃ z ∈ A B ∀ w ∈ A B F ⁡ z ≤ F ⁡ w
44 39 43 jca ⊢ φ → ∃ x ∈ A B ∀ y ∈ A B F ⁡ y ≤ F ⁡ x ∧ ∃ z ∈ A B ∀ w ∈ A B F ⁡ z ≤ F ⁡ w