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Theorem dvlipcn

Description: A complex function with derivative bounded by M on an open ball is M-Lipschitz continuous. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses dvlipcn.x φ X
dvlipcn.f φ F : X
dvlipcn.a φ A
dvlipcn.r φ R *
dvlipcn.b B = A ball abs R
dvlipcn.d φ B dom F
dvlipcn.m φ M
dvlipcn.l φ x B F x M
Assertion dvlipcn φ Y B Z B F Y F Z M Y Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvlipcn.x φ X
2 dvlipcn.f φ F : X
3 dvlipcn.a φ A
4 dvlipcn.r φ R *
5 dvlipcn.b B = A ball abs R
6 dvlipcn.d φ B dom F
7 dvlipcn.m φ M
8 dvlipcn.l φ x B F x M
9 1elunit 1 0 1
10 0elunit 0 0 1
11 0red φ Y B Z B 0
12 1red φ Y B Z B 1
13 ssidd φ
14 13 2 1 dvbss φ dom F X
15 6 14 sstrd φ B X
16 15 1 sstrd φ B
17 16 adantr φ Y B Z B B
18 simprl φ Y B Z B Y B
19 17 18 sseldd φ Y B Z B Y
20 19 adantr φ Y B Z B t 0 1 Y
21 unitssre 0 1
22 ax-resscn
23 21 22 sstri 0 1
24 simpr φ Y B Z B t 0 1 t 0 1
25 23 24 sselid φ Y B Z B t 0 1 t
26 20 25 mulcomd φ Y B Z B t 0 1 Y t = t Y
27 simprr φ Y B Z B Z B
28 17 27 sseldd φ Y B Z B Z
29 28 adantr φ Y B Z B t 0 1 Z
30 iirev t 0 1 1 t 0 1
31 30 adantl φ Y B Z B t 0 1 1 t 0 1
32 23 31 sselid φ Y B Z B t 0 1 1 t
33 29 32 mulcomd φ Y B Z B t 0 1 Z 1 t = 1 t Z
34 26 33 oveq12d φ Y B Z B t 0 1 Y t + Z 1 t = t Y + 1 t Z
35 3 ad2antrr φ Y B Z B t 0 1 A
36 4 ad2antrr φ Y B Z B t 0 1 R *
37 18 adantr φ Y B Z B t 0 1 Y B
38 27 adantr φ Y B Z B t 0 1 Z B
39 5 blcvx A R * Y B Z B t 0 1 t Y + 1 t Z B
40 35 36 37 38 24 39 syl23anc φ Y B Z B t 0 1 t Y + 1 t Z B
41 34 40 eqeltrd φ Y B Z B t 0 1 Y t + Z 1 t B
42 eqidd φ Y B Z B t 0 1 Y t + Z 1 t = t 0 1 Y t + Z 1 t
43 2 15 fssresd φ F B : B
44 43 feqmptd φ F B = z B F B z
45 fvres z B F B z = F z
46 45 mpteq2ia z B F B z = z B F z
47 44 46 eqtrdi φ F B = z B F z
48 47 adantr φ Y B Z B F B = z B F z
49 fveq2 z = Y t + Z 1 t F z = F Y t + Z 1 t
50 41 42 48 49 fmptco φ Y B Z B F B t 0 1 Y t + Z 1 t = t 0 1 F Y t + Z 1 t
51 41 fmpttd φ Y B Z B t 0 1 Y t + Z 1 t : 0 1 B
52 eqid TopOpen fld = TopOpen fld
53 52 addcn + TopOpen fld × t TopOpen fld Cn TopOpen fld
54 53 a1i φ Y B Z B + TopOpen fld × t TopOpen fld Cn TopOpen fld
55 ssid
56 cncfmptc Y 0 1 t 0 1 Y : 0 1 cn
57 23 55 56 mp3an23 Y t 0 1 Y : 0 1 cn
58 19 57 syl φ Y B Z B t 0 1 Y : 0 1 cn
59 cncfmptid 0 1 t 0 1 t : 0 1 cn
60 23 55 59 mp2an t 0 1 t : 0 1 cn
61 60 a1i φ Y B Z B t 0 1 t : 0 1 cn
62 58 61 mulcncf φ Y B Z B t 0 1 Y t : 0 1 cn
63 cncfmptc Z 0 1 t 0 1 Z : 0 1 cn
64 23 55 63 mp3an23 Z t 0 1 Z : 0 1 cn
65 28 64 syl φ Y B Z B t 0 1 Z : 0 1 cn
66 52 subcn TopOpen fld × t TopOpen fld Cn TopOpen fld
67 66 a1i φ Y B Z B TopOpen fld × t TopOpen fld Cn TopOpen fld
68 ax-1cn 1
69 cncfmptc 1 0 1 t 0 1 1 : 0 1 cn
70 68 23 55 69 mp3an t 0 1 1 : 0 1 cn
71 70 a1i φ Y B Z B t 0 1 1 : 0 1 cn
72 52 67 71 61 cncfmpt2f φ Y B Z B t 0 1 1 t : 0 1 cn
73 65 72 mulcncf φ Y B Z B t 0 1 Z 1 t : 0 1 cn
74 52 54 62 73 cncfmpt2f φ Y B Z B t 0 1 Y t + Z 1 t : 0 1 cn
75 cncffvrn B t 0 1 Y t + Z 1 t : 0 1 cn t 0 1 Y t + Z 1 t : 0 1 cn B t 0 1 Y t + Z 1 t : 0 1 B
76 17 74 75 syl2anc φ Y B Z B t 0 1 Y t + Z 1 t : 0 1 cn B t 0 1 Y t + Z 1 t : 0 1 B
77 51 76 mpbird φ Y B Z B t 0 1 Y t + Z 1 t : 0 1 cn B
78 ssidd φ Y B Z B
79 43 adantr φ Y B Z B F B : B
80 52 cnfldtopon TopOpen fld TopOn
81 80 toponrestid TopOpen fld = TopOpen fld 𝑡
82 52 81 dvres F : X X B D F B = F int TopOpen fld B
83 13 2 1 16 82 syl22anc φ D F B = F int TopOpen fld B
84 52 cnfldtop TopOpen fld Top
85 cnxmet abs ∞Met
86 52 cnfldtopn TopOpen fld = MetOpen abs
87 86 blopn abs ∞Met A R * A ball abs R TopOpen fld
88 85 3 4 87 mp3an2i φ A ball abs R TopOpen fld
89 5 88 eqeltrid φ B TopOpen fld
90 isopn3i TopOpen fld Top B TopOpen fld int TopOpen fld B = B
91 84 89 90 sylancr φ int TopOpen fld B = B
92 91 reseq2d φ F int TopOpen fld B = F B
93 83 92 eqtrd φ D F B = F B
94 93 dmeqd φ dom F B = dom F B
95 dmres dom F B = B dom F
96 df-ss B dom F B dom F = B
97 6 96 sylib φ B dom F = B
98 95 97 syl5eq φ dom F B = B
99 94 98 eqtrd φ dom F B = B
100 99 adantr φ Y B Z B dom F B = B
101 dvcn F B : B B dom F B = B F B : B cn
102 78 79 17 100 101 syl31anc φ Y B Z B F B : B cn
103 77 102 cncfco φ Y B Z B F B t 0 1 Y t + Z 1 t : 0 1 cn
104 50 103 eqeltrrd φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t : 0 1 cn
105 22 a1i φ Y B Z B
106 21 a1i φ Y B Z B 0 1
107 2 ad2antrr φ Y B Z B t 0 1 F : X
108 15 ad2antrr φ Y B Z B t 0 1 B X
109 108 41 sseldd φ Y B Z B t 0 1 Y t + Z 1 t X
110 107 109 ffvelrnd φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t
111 52 tgioo2 topGen ran . = TopOpen fld 𝑡
112 1re 1
113 iccntr 0 1 int topGen ran . 0 1 = 0 1
114 11 112 113 sylancl φ Y B Z B int topGen ran . 0 1 = 0 1
115 105 106 110 111 52 114 dvmptntr φ Y B Z B dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t = dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t
116 reelprrecn
117 116 a1i φ Y B Z B
118 cnelprrecn
119 118 a1i φ Y B Z B
120 ioossicc 0 1 0 1
121 120 sseli t 0 1 t 0 1
122 121 41 sylan2 φ Y B Z B t 0 1 Y t + Z 1 t B
123 19 28 subcld φ Y B Z B Y Z
124 123 adantr φ Y B Z B t 0 1 Y Z
125 15 adantr φ Y B Z B B X
126 125 sselda φ Y B Z B z B z X
127 2 adantr φ Y B Z B F : X
128 127 ffvelrnda φ Y B Z B z X F z
129 126 128 syldan φ Y B Z B z B F z
130 fvexd φ Y B Z B z B F z V
131 19 adantr φ Y B Z B t 0 1 Y
132 121 25 sylan2 φ Y B Z B t 0 1 t
133 131 132 mulcld φ Y B Z B t 0 1 Y t
134 1red φ Y B Z B t 0 1 1
135 simpr φ Y B Z B t t
136 135 recnd φ Y B Z B t t
137 1red φ Y B Z B t 1
138 117 dvmptid φ Y B Z B dt t d t = t 1
139 ioossre 0 1
140 139 a1i φ Y B Z B 0 1
141 iooretop 0 1 topGen ran .
142 141 a1i φ Y B Z B 0 1 topGen ran .
143 117 136 137 138 140 111 52 142 dvmptres φ Y B Z B dt 0 1 t d t = t 0 1 1
144 117 132 134 143 19 dvmptcmul φ Y B Z B dt 0 1 Y t d t = t 0 1 Y 1
145 19 mulid1d φ Y B Z B Y 1 = Y
146 145 mpteq2dv φ Y B Z B t 0 1 Y 1 = t 0 1 Y
147 144 146 eqtrd φ Y B Z B dt 0 1 Y t d t = t 0 1 Y
148 28 adantr φ Y B Z B t 0 1 Z
149 121 32 sylan2 φ Y B Z B t 0 1 1 t
150 148 149 mulcld φ Y B Z B t 0 1 Z 1 t
151 negex Z V
152 151 a1i φ Y B Z B t 0 1 Z V
153 negex 1 V
154 153 a1i φ Y B Z B t 0 1 1 V
155 1cnd φ Y B Z B t 0 1 1
156 0red φ Y B Z B t 0 1 0
157 1cnd φ Y B Z B t 1
158 0red φ Y B Z B t 0
159 1cnd φ Y B Z B 1
160 117 159 dvmptc φ Y B Z B dt 1 d t = t 0
161 117 157 158 160 140 111 52 142 dvmptres φ Y B Z B dt 0 1 1 d t = t 0 1 0
162 117 155 156 161 132 134 143 dvmptsub φ Y B Z B dt 0 1 1 t d t = t 0 1 0 1
163 df-neg 1 = 0 1
164 163 mpteq2i t 0 1 1 = t 0 1 0 1
165 162 164 eqtr4di φ Y B Z B dt 0 1 1 t d t = t 0 1 1
166 117 149 154 165 28 dvmptcmul φ Y B Z B dt 0 1 Z 1 t d t = t 0 1 Z -1
167 neg1cn 1
168 mulcom Z 1 Z -1 = -1 Z
169 28 167 168 sylancl φ Y B Z B Z -1 = -1 Z
170 28 mulm1d φ Y B Z B -1 Z = Z
171 169 170 eqtrd φ Y B Z B Z -1 = Z
172 171 mpteq2dv φ Y B Z B t 0 1 Z -1 = t 0 1 Z
173 166 172 eqtrd φ Y B Z B dt 0 1 Z 1 t d t = t 0 1 Z
174 117 133 131 147 150 152 173 dvmptadd φ Y B Z B dt 0 1 Y t + Z 1 t d t = t 0 1 Y + Z
175 19 28 negsubd φ Y B Z B Y + Z = Y Z
176 175 mpteq2dv φ Y B Z B t 0 1 Y + Z = t 0 1 Y Z
177 174 176 eqtrd φ Y B Z B dt 0 1 Y t + Z 1 t d t = t 0 1 Y Z
178 1 adantr φ Y B Z B X
179 78 127 178 17 82 syl22anc φ Y B Z B D F B = F int TopOpen fld B
180 91 adantr φ Y B Z B int TopOpen fld B = B
181 180 reseq2d φ Y B Z B F int TopOpen fld B = F B
182 179 181 eqtrd φ Y B Z B D F B = F B
183 48 oveq2d φ Y B Z B D F B = dz B F z d z
184 dvfcn F B : dom F B
185 100 feq2d φ Y B Z B F B : dom F B F B : B
186 184 185 mpbii φ Y B Z B F B : B
187 182 feq1d φ Y B Z B F B : B F B : B
188 186 187 mpbid φ Y B Z B F B : B
189 188 feqmptd φ Y B Z B F B = z B F B z
190 fvres z B F B z = F z
191 190 mpteq2ia z B F B z = z B F z
192 189 191 eqtrdi φ Y B Z B F B = z B F z
193 182 183 192 3eqtr3d φ Y B Z B dz B F z d z = z B F z
194 fveq2 z = Y t + Z 1 t F z = F Y t + Z 1 t
195 117 119 122 124 129 130 177 193 49 194 dvmptco φ Y B Z B dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t = t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z
196 115 195 eqtrd φ Y B Z B dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t = t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z
197 196 dmeqd φ Y B Z B dom dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t = dom t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z
198 ovex F Y t + Z 1 t Y Z V
199 198 rgenw t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z V
200 dmmptg t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z V dom t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z = 0 1
201 199 200 mp1i φ Y B Z B dom t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z = 0 1
202 197 201 eqtrd φ Y B Z B dom dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t = 0 1
203 7 adantr φ Y B Z B M
204 123 abscld φ Y B Z B Y Z
205 203 204 remulcld φ Y B Z B M Y Z
206 196 fveq1d φ Y B Z B dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t t = t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z t
207 eqid t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z = t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z
208 207 fvmpt2 t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z V t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z t = F Y t + Z 1 t Y Z
209 198 208 mpan2 t 0 1 t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z t = F Y t + Z 1 t Y Z
210 206 209 sylan9eq φ Y B Z B t 0 1 dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t t = F Y t + Z 1 t Y Z
211 210 fveq2d φ Y B Z B t 0 1 dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t t = F Y t + Z 1 t Y Z
212 dvfcn F : dom F
213 6 ad2antrr φ Y B Z B t 0 1 B dom F
214 213 122 sseldd φ Y B Z B t 0 1 Y t + Z 1 t dom F
215 ffvelrn F : dom F Y t + Z 1 t dom F F Y t + Z 1 t
216 212 214 215 sylancr φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t
217 216 124 absmuld φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z = F Y t + Z 1 t Y Z
218 211 217 eqtrd φ Y B Z B t 0 1 dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t t = F Y t + Z 1 t Y Z
219 216 abscld φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t
220 7 ad2antrr φ Y B Z B t 0 1 M
221 124 abscld φ Y B Z B t 0 1 Y Z
222 124 absge0d φ Y B Z B t 0 1 0 Y Z
223 2fveq3 y = Y t + Z 1 t F y = F Y t + Z 1 t
224 223 breq1d y = Y t + Z 1 t F y M F Y t + Z 1 t M
225 8 ralrimiva φ x B F x M
226 2fveq3 x = y F x = F y
227 226 breq1d x = y F x M F y M
228 227 cbvralvw x B F x M y B F y M
229 225 228 sylib φ y B F y M
230 229 ad2antrr φ Y B Z B t 0 1 y B F y M
231 224 230 122 rspcdva φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t M
232 219 220 221 222 231 lemul1ad φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t Y Z M Y Z
233 218 232 eqbrtrd φ Y B Z B t 0 1 dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t t M Y Z
234 233 ralrimiva φ Y B Z B t 0 1 dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t t M Y Z
235 nfv z dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t t M Y Z
236 nfcv _ t abs
237 nfcv _ t
238 nfcv _ t D
239 nfmpt1 _ t t 0 1 F Y t + Z 1 t
240 237 238 239 nfov _ t dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t
241 nfcv _ t z
242 240 241 nffv _ t dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t z
243 236 242 nffv _ t dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t z
244 nfcv _ t
245 nfcv _ t M Y Z
246 243 244 245 nfbr t dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t z M Y Z
247 2fveq3 t = z dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t t = dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t z
248 247 breq1d t = z dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t t M Y Z dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t z M Y Z
249 235 246 248 cbvralw t 0 1 dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t t M Y Z z 0 1 dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t z M Y Z
250 234 249 sylib φ Y B Z B z 0 1 dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t z M Y Z
251 250 r19.21bi φ Y B Z B z 0 1 dt 0 1 F Y t + Z 1 t d t z M Y Z
252 11 12 104 202 205 251 dvlip φ Y B Z B 1 0 1 0 0 1 t 0 1 F Y t + Z 1 t 1 t 0 1 F Y t + Z 1 t 0 M Y Z 1 0
253 9 10 252 mpanr12 φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t 1 t 0 1 F Y t + Z 1 t 0 M Y Z 1 0
254 oveq2 t = 1 Y t = Y 1
255 oveq2 t = 1 1 t = 1 1
256 1m1e0 1 1 = 0
257 255 256 eqtrdi t = 1 1 t = 0
258 257 oveq2d t = 1 Z 1 t = Z 0
259 254 258 oveq12d t = 1 Y t + Z 1 t = Y 1 + Z 0
260 259 fveq2d t = 1 F Y t + Z 1 t = F Y 1 + Z 0
261 eqid t 0 1 F Y t + Z 1 t = t 0 1 F Y t + Z 1 t
262 fvex F Y 1 + Z 0 V
263 260 261 262 fvmpt 1 0 1 t 0 1 F Y t + Z 1 t 1 = F Y 1 + Z 0
264 9 263 ax-mp t 0 1 F Y t + Z 1 t 1 = F Y 1 + Z 0
265 28 mul01d φ Y B Z B Z 0 = 0
266 145 265 oveq12d φ Y B Z B Y 1 + Z 0 = Y + 0
267 19 addid1d φ Y B Z B Y + 0 = Y
268 266 267 eqtrd φ Y B Z B Y 1 + Z 0 = Y
269 268 fveq2d φ Y B Z B F Y 1 + Z 0 = F Y
270 264 269 syl5eq φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t 1 = F Y
271 oveq2 t = 0 Y t = Y 0
272 oveq2 t = 0 1 t = 1 0
273 1m0e1 1 0 = 1
274 272 273 eqtrdi t = 0 1 t = 1
275 274 oveq2d t = 0 Z 1 t = Z 1
276 271 275 oveq12d t = 0 Y t + Z 1 t = Y 0 + Z 1
277 276 fveq2d t = 0 F Y t + Z 1 t = F Y 0 + Z 1
278 fvex F Y 0 + Z 1 V
279 277 261 278 fvmpt 0 0 1 t 0 1 F Y t + Z 1 t 0 = F Y 0 + Z 1
280 10 279 ax-mp t 0 1 F Y t + Z 1 t 0 = F Y 0 + Z 1
281 19 mul01d φ Y B Z B Y 0 = 0
282 28 mulid1d φ Y B Z B Z 1 = Z
283 281 282 oveq12d φ Y B Z B Y 0 + Z 1 = 0 + Z
284 28 addid2d φ Y B Z B 0 + Z = Z
285 283 284 eqtrd φ Y B Z B Y 0 + Z 1 = Z
286 285 fveq2d φ Y B Z B F Y 0 + Z 1 = F Z
287 280 286 syl5eq φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t 0 = F Z
288 270 287 oveq12d φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t 1 t 0 1 F Y t + Z 1 t 0 = F Y F Z
289 288 fveq2d φ Y B Z B t 0 1 F Y t + Z 1 t 1 t 0 1 F Y t + Z 1 t 0 = F Y F Z
290 273 fveq2i 1 0 = 1
291 abs1 1 = 1
292 290 291 eqtri 1 0 = 1
293 292 oveq2i M Y Z 1 0 = M Y Z 1
294 205 recnd φ Y B Z B M Y Z
295 294 mulid1d φ Y B Z B M Y Z 1 = M Y Z
296 293 295 syl5eq φ Y B Z B M Y Z 1 0 = M Y Z
297 253 289 296 3brtr3d φ Y B Z B F Y F Z M Y Z