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Theorem fdvnegge

Description: Functions with a nonpositive derivative, i.e., decreasing functions, preserve ordering. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Dec-2021)

Ref Expression
Hypotheses fdvposlt.d ⊢ E = C D
fdvposlt.a ⊢ φ → A ∈ E
fdvposlt.b ⊢ φ → B ∈ E
fdvposlt.f ⊢ φ → F : E ⟶ ℝ
fdvposlt.c ⊢ φ → F ℝ ′ : E ⟶cn ℝ
fdvnegge.le ⊢ φ → A ≤ B
fdvnegge.1 ⊢ φ ∧ x ∈ A B → F ℝ ′ ⁡ x ≤ 0
Assertion fdvnegge ⊢ φ → F ⁡ B ≤ F ⁡ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fdvposlt.d ⊢ E = C D
2 fdvposlt.a ⊢ φ → A ∈ E
3 fdvposlt.b ⊢ φ → B ∈ E
4 fdvposlt.f ⊢ φ → F : E ⟶ ℝ
5 fdvposlt.c ⊢ φ → F ℝ ′ : E ⟶cn ℝ
6 fdvnegge.le ⊢ φ → A ≤ B
7 fdvnegge.1 ⊢ φ ∧ x ∈ A B → F ℝ ′ ⁡ x ≤ 0
8 4 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ E → F ⁡ y ∈ ℝ
9 8 renegcld ⊢ φ ∧ y ∈ E → − F ⁡ y ∈ ℝ
10 9 fmpttd ⊢ φ → y ∈ E ⟼ − F ⁡ y : E ⟶ ℝ
11 reelprrecn ⊢ ℝ ∈ ℝ ℂ
12 11 a1i ⊢ φ → ℝ ∈ ℝ ℂ
13 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
14 13 8 sselid ⊢ φ ∧ y ∈ E → F ⁡ y ∈ ℂ
15 fvexd ⊢ φ ∧ y ∈ E → F ℝ ′ ⁡ y ∈ V
16 4 feqmptd ⊢ φ → F = y ∈ E ⟼ F ⁡ y
17 16 oveq2d ⊢ φ → ℝ D F = dy ∈ E F ⁡ y d ℝ y
18 cncff ⊢ F ℝ ′ : E ⟶cn ℝ → F ℝ ′ : E ⟶ ℝ
19 5 18 syl ⊢ φ → F ℝ ′ : E ⟶ ℝ
20 19 feqmptd ⊢ φ → ℝ D F = y ∈ E ⟼ F ℝ ′ ⁡ y
21 17 20 eqtr3d ⊢ φ → dy ∈ E F ⁡ y d ℝ y = y ∈ E ⟼ F ℝ ′ ⁡ y
22 12 14 15 21 dvmptneg ⊢ φ → dy ∈ E − F ⁡ y d ℝ y = y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y
23 19 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ E → F ℝ ′ ⁡ y ∈ ℝ
24 23 renegcld ⊢ φ ∧ y ∈ E → − F ℝ ′ ⁡ y ∈ ℝ
25 24 fmpttd ⊢ φ → y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y : E ⟶ ℝ
26 ssid ⊢ ℂ ⊆ ℂ
27 cncfss ⊢ ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ → E ⟶cn ℝ ⊆ E ⟶cn ℂ
28 13 26 27 mp2an ⊢ E ⟶cn ℝ ⊆ E ⟶cn ℂ
29 28 5 sselid ⊢ φ → F ℝ ′ : E ⟶cn ℂ
30 eqid ⊢ y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y = y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y
31 30 negfcncf ⊢ F ℝ ′ : E ⟶cn ℂ → y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y : E ⟶cn ℂ
32 29 31 syl ⊢ φ → y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y : E ⟶cn ℂ
33 cncfcdm ⊢ ℝ ⊆ ℂ ∧ y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y : E ⟶cn ℂ → y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y : E ⟶cn ℝ ↔ y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y : E ⟶ ℝ
34 13 32 33 sylancr ⊢ φ → y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y : E ⟶cn ℝ ↔ y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y : E ⟶ ℝ
35 25 34 mpbird ⊢ φ → y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y : E ⟶cn ℝ
36 22 35 eqeltrd ⊢ φ → dy ∈ E − F ⁡ y d ℝ y : E ⟶cn ℝ
37 19 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A B → F ℝ ′ : E ⟶ ℝ
38 ioossicc ⊢ A B ⊆ A B
39 38 a1i ⊢ φ → A B ⊆ A B
40 1 2 3 fct2relem ⊢ φ → A B ⊆ E
41 39 40 sstrd ⊢ φ → A B ⊆ E
42 41 sselda ⊢ φ ∧ x ∈ A B → x ∈ E
43 37 42 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ A B → F ℝ ′ ⁡ x ∈ ℝ
44 43 le0neg1d ⊢ φ ∧ x ∈ A B → F ℝ ′ ⁡ x ≤ 0 ↔ 0 ≤ − F ℝ ′ ⁡ x
45 7 44 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ A B → 0 ≤ − F ℝ ′ ⁡ x
46 22 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A B → dy ∈ E − F ⁡ y d ℝ y = y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y
47 46 fveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ A B → dy ∈ E − F ⁡ y d ℝ y ⁡ x = y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y ⁡ x
48 30 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ A B → y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y = y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y
49 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y = x → y = x
50 49 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y = x → F ℝ ′ ⁡ y = F ℝ ′ ⁡ x
51 50 negeqd ⊢ φ ∧ x ∈ A B ∧ y = x → − F ℝ ′ ⁡ y = − F ℝ ′ ⁡ x
52 43 renegcld ⊢ φ ∧ x ∈ A B → − F ℝ ′ ⁡ x ∈ ℝ
53 48 51 42 52 fvmptd ⊢ φ ∧ x ∈ A B → y ∈ E ⟼ − F ℝ ′ ⁡ y ⁡ x = − F ℝ ′ ⁡ x
54 47 53 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ A B → dy ∈ E − F ⁡ y d ℝ y ⁡ x = − F ℝ ′ ⁡ x
55 45 54 breqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ A B → 0 ≤ dy ∈ E − F ⁡ y d ℝ y ⁡ x
56 1 2 3 10 36 6 55 fdvposle ⊢ φ → y ∈ E ⟼ − F ⁡ y ⁡ A ≤ y ∈ E ⟼ − F ⁡ y ⁡ B
57 eqidd ⊢ φ → y ∈ E ⟼ − F ⁡ y = y ∈ E ⟼ − F ⁡ y
58 simpr ⊢ φ ∧ y = A → y = A
59 58 fveq2d ⊢ φ ∧ y = A → F ⁡ y = F ⁡ A
60 59 negeqd ⊢ φ ∧ y = A → − F ⁡ y = − F ⁡ A
61 4 2 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ A ∈ ℝ
62 61 renegcld ⊢ φ → − F ⁡ A ∈ ℝ
63 57 60 2 62 fvmptd ⊢ φ → y ∈ E ⟼ − F ⁡ y ⁡ A = − F ⁡ A
64 simpr ⊢ φ ∧ y = B → y = B
65 64 fveq2d ⊢ φ ∧ y = B → F ⁡ y = F ⁡ B
66 65 negeqd ⊢ φ ∧ y = B → − F ⁡ y = − F ⁡ B
67 4 3 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ B ∈ ℝ
68 67 renegcld ⊢ φ → − F ⁡ B ∈ ℝ
69 57 66 3 68 fvmptd ⊢ φ → y ∈ E ⟼ − F ⁡ y ⁡ B = − F ⁡ B
70 56 63 69 3brtr3d ⊢ φ → − F ⁡ A ≤ − F ⁡ B
71 67 61 lenegd ⊢ φ → F ⁡ B ≤ F ⁡ A ↔ − F ⁡ A ≤ − F ⁡ B
72 70 71 mpbird ⊢ φ → F ⁡ B ≤ F ⁡ A