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Theorem iccf1o

Description: Describe a bijection from [ 0 , 1 ] to an arbitrary nontrivial closed interval [ A , B ] . (Contributed by Mario Carneiro, 8-Sep-2015)

Ref Expression
Hypothesis iccf1o.1 ⊢ F = x ∈ 0 1 ⟼ x ⁢ B + 1 − x ⁢ A
Assertion iccf1o ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B → F : 0 1 ⟶ 1-1 onto A B ∧ F -1 = y ∈ A B ⟼ y − A B − A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 iccf1o.1 ⊢ F = x ∈ 0 1 ⟼ x ⁢ B + 1 − x ⁢ A
2 elicc01 ⊢ x ∈ 0 1 ↔ x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ x ∧ x ≤ 1
3 2 simp1bi ⊢ x ∈ 0 1 → x ∈ ℝ
4 3 adantl ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ∈ ℝ
5 4 recnd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ∈ ℂ
6 simpl2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → B ∈ ℝ
7 6 recnd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → B ∈ ℂ
8 5 7 mulcld ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ⁢ B ∈ ℂ
9 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
10 subcl ⊢ 1 ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ → 1 − x ∈ ℂ
11 9 5 10 sylancr ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → 1 − x ∈ ℂ
12 simpl1 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → A ∈ ℝ
13 12 recnd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → A ∈ ℂ
14 11 13 mulcld ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → 1 − x ⁢ A ∈ ℂ
15 8 14 addcomd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ⁢ B + 1 − x ⁢ A = 1 − x ⁢ A + x ⁢ B
16 lincmb01cmp ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → 1 − x ⁢ A + x ⁢ B ∈ A B
17 15 16 eqeltrd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ⁢ B + 1 − x ⁢ A ∈ A B
18 simpr ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y ∈ A B
19 simpl1 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → A ∈ ℝ
20 simpl2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → B ∈ ℝ
21 elicc2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → y ∈ A B ↔ y ∈ ℝ ∧ A ≤ y ∧ y ≤ B
22 21 3adant3 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B → y ∈ A B ↔ y ∈ ℝ ∧ A ≤ y ∧ y ≤ B
23 22 biimpa ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y ∈ ℝ ∧ A ≤ y ∧ y ≤ B
24 23 simp1d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y ∈ ℝ
25 eqid ⊢ A − A = A − A
26 eqid ⊢ B − A = B − A
27 25 26 iccshftl ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ ∧ A ∈ ℝ → y ∈ A B ↔ y − A ∈ A − A B − A
28 19 20 24 19 27 syl22anc ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y ∈ A B ↔ y − A ∈ A − A B − A
29 18 28 mpbid ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y − A ∈ A − A B − A
30 24 19 resubcld ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y − A ∈ ℝ
31 30 recnd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y − A ∈ ℂ
32 difrp ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → A < B ↔ B − A ∈ ℝ +
33 32 biimp3a ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B → B − A ∈ ℝ +
34 33 adantr ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → B − A ∈ ℝ +
35 34 rpcnd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → B − A ∈ ℂ
36 34 rpne0d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → B − A ≠ 0
37 31 35 36 divcan1d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y − A B − A ⁢ B − A = y − A
38 35 mul02d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → 0 ⋅ B − A = 0
39 19 recnd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → A ∈ ℂ
40 39 subidd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → A − A = 0
41 38 40 eqtr4d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → 0 ⋅ B − A = A − A
42 35 mullidd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → 1 ⁢ B − A = B − A
43 41 42 oveq12d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → 0 ⋅ B − A 1 ⁢ B − A = A − A B − A
44 29 37 43 3eltr4d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y − A B − A ⁢ B − A ∈ 0 ⋅ B − A 1 ⁢ B − A
45 0red ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → 0 ∈ ℝ
46 1red ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → 1 ∈ ℝ
47 30 34 rerpdivcld ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y − A B − A ∈ ℝ
48 eqid ⊢ 0 ⋅ B − A = 0 ⋅ B − A
49 eqid ⊢ 1 ⁢ B − A = 1 ⁢ B − A
50 48 49 iccdil ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ y − A B − A ∈ ℝ ∧ B − A ∈ ℝ + → y − A B − A ∈ 0 1 ↔ y − A B − A ⁢ B − A ∈ 0 ⋅ B − A 1 ⁢ B − A
51 45 46 47 34 50 syl22anc ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y − A B − A ∈ 0 1 ↔ y − A B − A ⁢ B − A ∈ 0 ⋅ B − A 1 ⁢ B − A
52 44 51 mpbird ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ y ∈ A B → y − A B − A ∈ 0 1
53 eqcom ⊢ x = y − A B − A ↔ y − A B − A = x
54 31 adantrl ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → y − A ∈ ℂ
55 5 adantrr ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → x ∈ ℂ
56 35 adantrl ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → B − A ∈ ℂ
57 36 adantrl ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → B − A ≠ 0
58 54 55 56 57 divmul3d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → y − A B − A = x ↔ y − A = x ⁢ B − A
59 53 58 bitrid ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → x = y − A B − A ↔ y − A = x ⁢ B − A
60 24 adantrl ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → y ∈ ℝ
61 60 recnd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → y ∈ ℂ
62 39 adantrl ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → A ∈ ℂ
63 6 12 resubcld ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → B − A ∈ ℝ
64 4 63 remulcld ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ⁢ B − A ∈ ℝ
65 64 adantrr ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → x ⁢ B − A ∈ ℝ
66 65 recnd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → x ⁢ B − A ∈ ℂ
67 61 62 66 subadd2d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → y − A = x ⁢ B − A ↔ x ⁢ B − A + A = y
68 eqcom ⊢ x ⁢ B − A + A = y ↔ y = x ⁢ B − A + A
69 67 68 bitrdi ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → y − A = x ⁢ B − A ↔ y = x ⁢ B − A + A
70 5 13 mulcld ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ⁢ A ∈ ℂ
71 8 70 13 subadd23d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ⁢ B - x ⁢ A + A = x ⁢ B + A - x ⁢ A
72 5 7 13 subdid ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ⁢ B − A = x ⁢ B − x ⁢ A
73 72 oveq1d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ⁢ B − A + A = x ⁢ B - x ⁢ A + A
74 1cnd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → 1 ∈ ℂ
75 74 5 13 subdird ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → 1 − x ⁢ A = 1 ⁢ A − x ⁢ A
76 13 mullidd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → 1 ⁢ A = A
77 76 oveq1d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → 1 ⁢ A − x ⁢ A = A − x ⁢ A
78 75 77 eqtrd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → 1 − x ⁢ A = A − x ⁢ A
79 78 oveq2d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ⁢ B + 1 − x ⁢ A = x ⁢ B + A - x ⁢ A
80 71 73 79 3eqtr4d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 → x ⁢ B − A + A = x ⁢ B + 1 − x ⁢ A
81 80 adantrr ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → x ⁢ B − A + A = x ⁢ B + 1 − x ⁢ A
82 81 eqeq2d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → y = x ⁢ B − A + A ↔ y = x ⁢ B + 1 − x ⁢ A
83 59 69 82 3bitrd ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B ∧ x ∈ 0 1 ∧ y ∈ A B → x = y − A B − A ↔ y = x ⁢ B + 1 − x ⁢ A
84 1 17 52 83 f1ocnv2d ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ A < B → F : 0 1 ⟶ 1-1 onto A B ∧ F -1 = y ∈ A B ⟼ y − A B − A