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Theorem extoimad

Description: If |f(x)| <= C for all x then it applies to all x in the image of |f(x)| (Contributed by Stanislas Polu, 9-Mar-2020)

Ref Expression
Hypotheses extoimad.1 ⊢ φ → F : ℝ ⟶ ℝ
extoimad.2 ⊢ φ → ∀ y ∈ ℝ F ⁡ y ≤ C
Assertion extoimad ⊢ φ → ∀ x ∈ abs F ℝ x ≤ C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 extoimad.1 ⊢ φ → F : ℝ ⟶ ℝ
2 extoimad.2 ⊢ φ → ∀ y ∈ ℝ F ⁡ y ≤ C
3 1 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → F ⁡ y ∈ ℝ
4 3 recnd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → F ⁡ y ∈ ℂ
5 4 abscld ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → F ⁡ y ∈ ℝ
6 imaco ⊢ abs ∘ F ℝ = abs F ℝ
7 6 a1i ⊢ φ → abs ∘ F ℝ = abs F ℝ
8 7 eleq2d ⊢ φ → x ∈ abs ∘ F ℝ ↔ x ∈ abs F ℝ
9 absf ⊢ abs : ℂ ⟶ ℝ
10 9 a1i ⊢ φ → abs : ℂ ⟶ ℝ
11 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
12 11 a1i ⊢ φ → ℝ ⊆ ℂ
13 10 12 fssresd ⊢ φ → abs ↾ ℝ : ℝ ⟶ ℝ
14 1 13 fco2d ⊢ φ → abs ∘ F : ℝ ⟶ ℝ
15 14 ffnd ⊢ φ → abs ∘ F Fn ℝ
16 ssidd ⊢ φ → ℝ ⊆ ℝ
17 15 16 fvelimabd ⊢ φ → x ∈ abs ∘ F ℝ ↔ ∃ y ∈ ℝ abs ∘ F ⁡ y = x
18 eqcom ⊢ abs ∘ F ⁡ y = x ↔ x = abs ∘ F ⁡ y
19 18 a1i ⊢ φ → abs ∘ F ⁡ y = x ↔ x = abs ∘ F ⁡ y
20 19 rexbidv ⊢ φ → ∃ y ∈ ℝ abs ∘ F ⁡ y = x ↔ ∃ y ∈ ℝ x = abs ∘ F ⁡ y
21 17 20 bitrd ⊢ φ → x ∈ abs ∘ F ℝ ↔ ∃ y ∈ ℝ x = abs ∘ F ⁡ y
22 1 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → F : ℝ ⟶ ℝ
23 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → y ∈ ℝ
24 22 23 fvco3d ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → abs ∘ F ⁡ y = F ⁡ y
25 24 eqcomd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → F ⁡ y = abs ∘ F ⁡ y
26 25 eqeq2d ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → x = F ⁡ y ↔ x = abs ∘ F ⁡ y
27 26 rexbidva ⊢ φ → ∃ y ∈ ℝ x = F ⁡ y ↔ ∃ y ∈ ℝ x = abs ∘ F ⁡ y
28 21 27 bitr4d ⊢ φ → x ∈ abs ∘ F ℝ ↔ ∃ y ∈ ℝ x = F ⁡ y
29 8 28 bitr3d ⊢ φ → x ∈ abs F ℝ ↔ ∃ y ∈ ℝ x = F ⁡ y
30 simpr ⊢ φ ∧ x = F ⁡ y → x = F ⁡ y
31 30 breq1d ⊢ φ ∧ x = F ⁡ y → x ≤ C ↔ F ⁡ y ≤ C
32 5 29 31 ralxfr2d ⊢ φ → ∀ x ∈ abs F ℝ x ≤ C ↔ ∀ y ∈ ℝ F ⁡ y ≤ C
33 2 32 mpbird ⊢ φ → ∀ x ∈ abs F ℝ x ≤ C