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Theorem dvge0

Description: A function on a closed interval with nonnegative derivative is weakly increasing. (Contributed by Mario Carneiro, 30-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses dvgt0.a ( 𝜑𝐴 ∈ ℝ )
dvgt0.b ( 𝜑𝐵 ∈ ℝ )
dvgt0.f ( 𝜑𝐹 ∈ ( ( 𝐴 [,] 𝐵 ) –cn→ ℝ ) )
dvge0.d ( 𝜑 → ( ℝ D 𝐹 ) : ( 𝐴 (,) 𝐵 ) ⟶ ( 0 [,) +∞ ) )
dvge0.x ( 𝜑𝑋 ∈ ( 𝐴 [,] 𝐵 ) )
dvge0.y ( 𝜑𝑌 ∈ ( 𝐴 [,] 𝐵 ) )
dvge0.l ( 𝜑𝑋𝑌 )
Assertion dvge0 ( 𝜑 → ( 𝐹𝑋 ) ≤ ( 𝐹𝑌 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvgt0.a ( 𝜑𝐴 ∈ ℝ )
2 dvgt0.b ( 𝜑𝐵 ∈ ℝ )
3 dvgt0.f ( 𝜑𝐹 ∈ ( ( 𝐴 [,] 𝐵 ) –cn→ ℝ ) )
4 dvge0.d ( 𝜑 → ( ℝ D 𝐹 ) : ( 𝐴 (,) 𝐵 ) ⟶ ( 0 [,) +∞ ) )
5 dvge0.x ( 𝜑𝑋 ∈ ( 𝐴 [,] 𝐵 ) )
6 dvge0.y ( 𝜑𝑌 ∈ ( 𝐴 [,] 𝐵 ) )
7 dvge0.l ( 𝜑𝑋𝑌 )
8 1 2 3 4 dvgt0lem1 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑋 ∈ ( 𝐴 [,] 𝐵 ) ∧ 𝑌 ∈ ( 𝐴 [,] 𝐵 ) ) ) ∧ 𝑋 < 𝑌 ) → ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) ∈ ( 0 [,) +∞ ) )
9 8 exp31 ( 𝜑 → ( ( 𝑋 ∈ ( 𝐴 [,] 𝐵 ) ∧ 𝑌 ∈ ( 𝐴 [,] 𝐵 ) ) → ( 𝑋 < 𝑌 → ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) ∈ ( 0 [,) +∞ ) ) ) )
10 5 6 9 mp2and ( 𝜑 → ( 𝑋 < 𝑌 → ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) ∈ ( 0 [,) +∞ ) ) )
11 10 imp ( ( 𝜑𝑋 < 𝑌 ) → ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) ∈ ( 0 [,) +∞ ) )
12 elrege0 ( ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) ∈ ( 0 [,) +∞ ) ↔ ( ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) ) )
13 12 simprbi ( ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) ∈ ( 0 [,) +∞ ) → 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) )
14 11 13 syl ( ( 𝜑𝑋 < 𝑌 ) → 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) )
15 cncff ( 𝐹 ∈ ( ( 𝐴 [,] 𝐵 ) –cn→ ℝ ) → 𝐹 : ( 𝐴 [,] 𝐵 ) ⟶ ℝ )
16 3 15 syl ( 𝜑𝐹 : ( 𝐴 [,] 𝐵 ) ⟶ ℝ )
17 16 6 ffvelrnd ( 𝜑 → ( 𝐹𝑌 ) ∈ ℝ )
18 16 5 ffvelrnd ( 𝜑 → ( 𝐹𝑋 ) ∈ ℝ )
19 17 18 resubcld ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) ∈ ℝ )
20 19 adantr ( ( 𝜑𝑋 < 𝑌 ) → ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) ∈ ℝ )
21 iccssre ( ( 𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ) → ( 𝐴 [,] 𝐵 ) ⊆ ℝ )
22 1 2 21 syl2anc ( 𝜑 → ( 𝐴 [,] 𝐵 ) ⊆ ℝ )
23 22 6 sseldd ( 𝜑𝑌 ∈ ℝ )
24 22 5 sseldd ( 𝜑𝑋 ∈ ℝ )
25 23 24 resubcld ( 𝜑 → ( 𝑌𝑋 ) ∈ ℝ )
26 25 adantr ( ( 𝜑𝑋 < 𝑌 ) → ( 𝑌𝑋 ) ∈ ℝ )
27 24 23 posdifd ( 𝜑 → ( 𝑋 < 𝑌 ↔ 0 < ( 𝑌𝑋 ) ) )
28 27 biimpa ( ( 𝜑𝑋 < 𝑌 ) → 0 < ( 𝑌𝑋 ) )
29 ge0div ( ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) ∈ ℝ ∧ ( 𝑌𝑋 ) ∈ ℝ ∧ 0 < ( 𝑌𝑋 ) ) → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) ↔ 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) ) )
30 20 26 28 29 syl3anc ( ( 𝜑𝑋 < 𝑌 ) → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) ↔ 0 ≤ ( ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) / ( 𝑌𝑋 ) ) ) )
31 14 30 mpbird ( ( 𝜑𝑋 < 𝑌 ) → 0 ≤ ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) )
32 31 ex ( 𝜑 → ( 𝑋 < 𝑌 → 0 ≤ ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) ) )
33 17 18 subge0d ( 𝜑 → ( 0 ≤ ( ( 𝐹𝑌 ) − ( 𝐹𝑋 ) ) ↔ ( 𝐹𝑋 ) ≤ ( 𝐹𝑌 ) ) )
34 32 33 sylibd ( 𝜑 → ( 𝑋 < 𝑌 → ( 𝐹𝑋 ) ≤ ( 𝐹𝑌 ) ) )
35 17 leidd ( 𝜑 → ( 𝐹𝑌 ) ≤ ( 𝐹𝑌 ) )
36 fveq2 ( 𝑋 = 𝑌 → ( 𝐹𝑋 ) = ( 𝐹𝑌 ) )
37 36 breq1d ( 𝑋 = 𝑌 → ( ( 𝐹𝑋 ) ≤ ( 𝐹𝑌 ) ↔ ( 𝐹𝑌 ) ≤ ( 𝐹𝑌 ) ) )
38 35 37 syl5ibrcom ( 𝜑 → ( 𝑋 = 𝑌 → ( 𝐹𝑋 ) ≤ ( 𝐹𝑌 ) ) )
39 24 23 leloed ( 𝜑 → ( 𝑋𝑌 ↔ ( 𝑋 < 𝑌𝑋 = 𝑌 ) ) )
40 7 39 mpbid ( 𝜑 → ( 𝑋 < 𝑌𝑋 = 𝑌 ) )
41 34 38 40 mpjaod ( 𝜑 → ( 𝐹𝑋 ) ≤ ( 𝐹𝑌 ) )