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Theorem pmltpc

Description: Any function on the reals is either increasing, decreasing, or has a triple of points in a vee formation. (This theorem was created on demand by Mario Carneiro for the 6PCM conference in Bialystok, 1-Jul-2014.) (Contributed by Mario Carneiro, 1-Jul-2014)

Ref Expression
Assertion pmltpc F 𝑝𝑚 A dom F x A y A x y F x F y x A y A x y F y F x a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rexanali y A x y ¬ F x F y ¬ y A x y F x F y
2 1 rexbii x A y A x y ¬ F x F y x A ¬ y A x y F x F y
3 rexnal x A ¬ y A x y F x F y ¬ x A y A x y F x F y
4 2 3 bitri x A y A x y ¬ F x F y ¬ x A y A x y F x F y
5 rexanali w A z w ¬ F w F z ¬ w A z w F w F z
6 5 rexbii z A w A z w ¬ F w F z z A ¬ w A z w F w F z
7 rexnal z A ¬ w A z w F w F z ¬ z A w A z w F w F z
8 breq1 z = x z w x w
9 fveq2 z = x F z = F x
10 9 breq2d z = x F w F z F w F x
11 8 10 imbi12d z = x z w F w F z x w F w F x
12 breq2 w = y x w x y
13 fveq2 w = y F w = F y
14 13 breq1d w = y F w F x F y F x
15 12 14 imbi12d w = y x w F w F x x y F y F x
16 11 15 cbvral2vw z A w A z w F w F z x A y A x y F y F x
17 7 16 xchbinx z A ¬ w A z w F w F z ¬ x A y A x y F y F x
18 6 17 bitri z A w A z w ¬ F w F z ¬ x A y A x y F y F x
19 4 18 anbi12i x A y A x y ¬ F x F y z A w A z w ¬ F w F z ¬ x A y A x y F x F y ¬ x A y A x y F y F x
20 reeanv x A z A y A x y ¬ F x F y w A z w ¬ F w F z x A y A x y ¬ F x F y z A w A z w ¬ F w F z
21 ioran ¬ x A y A x y F x F y x A y A x y F y F x ¬ x A y A x y F x F y ¬ x A y A x y F y F x
22 19 20 21 3bitr4i x A z A y A x y ¬ F x F y w A z w ¬ F w F z ¬ x A y A x y F x F y x A y A x y F y F x
23 reeanv y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z y A x y ¬ F x F y w A z w ¬ F w F z
24 simplll F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z F 𝑝𝑚 A dom F
25 24 simpld F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z F 𝑝𝑚
26 24 simprd F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z A dom F
27 simpllr F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z x A z A
28 27 simpld F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z x A
29 simplrl F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z y A
30 27 simprd F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z z A
31 simplrr F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z w A
32 simprll F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z x y
33 simprrl F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z z w
34 simprlr F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z ¬ F x F y
35 simprrr F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z ¬ F w F z
36 25 26 28 29 30 31 32 33 34 35 pmltpclem2 F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c
37 36 ex F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c
38 37 rexlimdvva F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A w A x y ¬ F x F y z w ¬ F w F z a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c
39 23 38 syl5bir F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A x y ¬ F x F y w A z w ¬ F w F z a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c
40 39 rexlimdvva F 𝑝𝑚 A dom F x A z A y A x y ¬ F x F y w A z w ¬ F w F z a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c
41 22 40 syl5bir F 𝑝𝑚 A dom F ¬ x A y A x y F x F y x A y A x y F y F x a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c
42 41 orrd F 𝑝𝑚 A dom F x A y A x y F x F y x A y A x y F y F x a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c
43 df-3or x A y A x y F x F y x A y A x y F y F x a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c x A y A x y F x F y x A y A x y F y F x a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c
44 42 43 sylibr F 𝑝𝑚 A dom F x A y A x y F x F y x A y A x y F y F x a A b A c A a < b b < c F a < F b F c < F b F b < F a F b < F c