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Theorem scvxcvx

Description: A strictly convex function is convex. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses scvxcvx.1 ⊢ φ → D ⊆ ℝ
scvxcvx.2 ⊢ φ → F : D ⟶ ℝ
scvxcvx.3 ⊢ φ ∧ a ∈ D ∧ b ∈ D → a b ⊆ D
scvxcvx.4 ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y
Assertion scvxcvx ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y ≤ T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 scvxcvx.1 ⊢ φ → D ⊆ ℝ
2 scvxcvx.2 ⊢ φ → F : D ⟶ ℝ
3 scvxcvx.3 ⊢ φ ∧ a ∈ D ∧ b ∈ D → a b ⊆ D
4 scvxcvx.4 ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x < y ∧ t ∈ 0 1 → F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y
5 1 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → D ⊆ ℝ
6 simpr1 ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → X ∈ D
7 5 6 sseldd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → X ∈ ℝ
8 7 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 → X ∈ ℝ
9 simpr2 ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → Y ∈ D
10 5 9 sseldd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → Y ∈ ℝ
11 10 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 → Y ∈ ℝ
12 8 11 lttri4d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 → X < Y ∨ X = Y ∨ Y < X
13 oveq1 ⊢ t = T → t ⁢ X = T ⁢ X
14 oveq2 ⊢ t = T → 1 − t = 1 − T
15 14 oveq1d ⊢ t = T → 1 − t ⁢ Y = 1 − T ⁢ Y
16 13 15 oveq12d ⊢ t = T → t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y = T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y
17 16 fveq2d ⊢ t = T → F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y = F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y
18 oveq1 ⊢ t = T → t ⁢ F ⁡ X = T ⁢ F ⁡ X
19 14 oveq1d ⊢ t = T → 1 − t ⁢ F ⁡ Y = 1 − T ⁢ F ⁡ Y
20 18 19 oveq12d ⊢ t = T → t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
21 17 20 breq12d ⊢ t = T → F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ Y ↔ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
22 6 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ X < Y → X ∈ D
23 9 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ X < Y → Y ∈ D
24 22 23 jca ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ X < Y → X ∈ D ∧ Y ∈ D
25 simprr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ X < Y → X < Y
26 simpll ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ X < Y → φ
27 breq1 ⊢ x = X → x < y ↔ X < y
28 oveq2 ⊢ x = X → t ⁢ x = t ⁢ X
29 28 fvoveq1d ⊢ x = X → F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y = F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ y
30 fveq2 ⊢ x = X → F ⁡ x = F ⁡ X
31 30 oveq2d ⊢ x = X → t ⁢ F ⁡ x = t ⁢ F ⁡ X
32 31 oveq1d ⊢ x = X → t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y = t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ y
33 29 32 breq12d ⊢ x = X → F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ y
34 33 ralbidv ⊢ x = X → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ y
35 34 imbi2d ⊢ x = X → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ y
36 27 35 imbi12d ⊢ x = X → x < y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ X < y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ y
37 breq2 ⊢ y = Y → X < y ↔ X < Y
38 oveq2 ⊢ y = Y → 1 − t ⁢ y = 1 − t ⁢ Y
39 38 oveq2d ⊢ y = Y → t ⁢ X + 1 − t ⁢ y = t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y
40 39 fveq2d ⊢ y = Y → F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ y = F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y
41 fveq2 ⊢ y = Y → F ⁡ y = F ⁡ Y
42 41 oveq2d ⊢ y = Y → 1 − t ⁢ F ⁡ y = 1 − t ⁢ F ⁡ Y
43 42 oveq2d ⊢ y = Y → t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ y = t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ Y
44 40 43 breq12d ⊢ y = Y → F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ Y
45 44 ralbidv ⊢ y = Y → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ Y
46 45 imbi2d ⊢ y = Y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ Y
47 37 46 imbi12d ⊢ y = Y → X < y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ X < Y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ Y
48 4 3expia ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x < y → t ∈ 0 1 → F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y
49 48 ralrimiv ⊢ φ ∧ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x < y → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y
50 49 expcom ⊢ x ∈ D ∧ y ∈ D ∧ x < y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y
51 50 3expia ⊢ x ∈ D ∧ y ∈ D → x < y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y
52 36 47 51 vtocl2ga ⊢ X ∈ D ∧ Y ∈ D → X < Y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ Y
53 24 25 26 52 syl3c ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ X < Y → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ X + 1 − t ⁢ Y < t ⁢ F ⁡ X + 1 − t ⁢ F ⁡ Y
54 simprl ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ X < Y → T ∈ 0 1
55 21 53 54 rspcdva ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ X < Y → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
56 55 orcd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ X < Y → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
57 56 expr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 → X < Y → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
58 unitssre ⊢ 0 1 ⊆ ℝ
59 simpr3 ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ∈ 0 1
60 58 59 sselid ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ∈ ℝ
61 60 recnd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ∈ ℂ
62 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
63 pncan3 ⊢ T ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ → T + 1 - T = 1
64 61 62 63 sylancl ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T + 1 - T = 1
65 64 oveq1d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T + 1 - T ⁢ Y = 1 ⁢ Y
66 subcl ⊢ 1 ∈ ℂ ∧ T ∈ ℂ → 1 − T ∈ ℂ
67 62 61 66 sylancr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − T ∈ ℂ
68 10 recnd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → Y ∈ ℂ
69 61 67 68 adddird ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T + 1 - T ⁢ Y = T ⁢ Y + 1 − T ⁢ Y
70 68 mullidd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 ⁢ Y = Y
71 65 69 70 3eqtr3d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ⁢ Y + 1 − T ⁢ Y = Y
72 71 fveq2d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ Y + 1 − T ⁢ Y = F ⁡ Y
73 64 oveq1d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T + 1 - T ⁢ F ⁡ Y = 1 ⁢ F ⁡ Y
74 2 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F : D ⟶ ℝ
75 74 9 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ Y ∈ ℝ
76 75 recnd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ Y ∈ ℂ
77 61 67 76 adddird ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T + 1 - T ⁢ F ⁡ Y = T ⁢ F ⁡ Y + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
78 76 mullidd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 ⁢ F ⁡ Y = F ⁡ Y
79 73 77 78 3eqtr3d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ⁢ F ⁡ Y + 1 − T ⁢ F ⁡ Y = F ⁡ Y
80 72 79 eqtr4d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ Y + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ Y + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
81 80 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ Y + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ Y + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
82 oveq2 ⊢ X = Y → T ⁢ X = T ⁢ Y
83 82 fvoveq1d ⊢ X = Y → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = F ⁡ T ⁢ Y + 1 − T ⁢ Y
84 fveq2 ⊢ X = Y → F ⁡ X = F ⁡ Y
85 84 oveq2d ⊢ X = Y → T ⁢ F ⁡ X = T ⁢ F ⁡ Y
86 85 oveq1d ⊢ X = Y → T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y = T ⁢ F ⁡ Y + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
87 83 86 eqeq12d ⊢ X = Y → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ↔ F ⁡ T ⁢ Y + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ Y + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
88 81 87 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 → X = Y → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
89 olc ⊢ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
90 88 89 syl6 ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 → X = Y → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
91 oveq1 ⊢ t = 1 − T → t ⁢ Y = 1 − T ⁢ Y
92 oveq2 ⊢ t = 1 − T → 1 − t = 1 − 1 − T
93 92 oveq1d ⊢ t = 1 − T → 1 − t ⁢ X = 1 − 1 − T ⁢ X
94 91 93 oveq12d ⊢ t = 1 − T → t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X = 1 − T ⁢ Y + 1 − 1 − T ⁢ X
95 94 fveq2d ⊢ t = 1 − T → F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X = F ⁡ 1 − T ⁢ Y + 1 − 1 − T ⁢ X
96 oveq1 ⊢ t = 1 − T → t ⁢ F ⁡ Y = 1 − T ⁢ F ⁡ Y
97 92 oveq1d ⊢ t = 1 − T → 1 − t ⁢ F ⁡ X = 1 − 1 − T ⁢ F ⁡ X
98 96 97 oveq12d ⊢ t = 1 − T → t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ X = 1 − T ⁢ F ⁡ Y + 1 − 1 − T ⁢ F ⁡ X
99 95 98 breq12d ⊢ t = 1 − T → F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ X ↔ F ⁡ 1 − T ⁢ Y + 1 − 1 − T ⁢ X < 1 − T ⁢ F ⁡ Y + 1 − 1 − T ⁢ F ⁡ X
100 9 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → Y ∈ D
101 6 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → X ∈ D
102 100 101 jca ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → Y ∈ D ∧ X ∈ D
103 simprr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → Y < X
104 simpll ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → φ
105 breq1 ⊢ x = Y → x < y ↔ Y < y
106 oveq2 ⊢ x = Y → t ⁢ x = t ⁢ Y
107 106 fvoveq1d ⊢ x = Y → F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y = F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y
108 fveq2 ⊢ x = Y → F ⁡ x = F ⁡ Y
109 108 oveq2d ⊢ x = Y → t ⁢ F ⁡ x = t ⁢ F ⁡ Y
110 109 oveq1d ⊢ x = Y → t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y = t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ y
111 107 110 breq12d ⊢ x = Y → F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ y
112 111 ralbidv ⊢ x = Y → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ y
113 112 imbi2d ⊢ x = Y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ y
114 105 113 imbi12d ⊢ x = Y → x < y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ x + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ x + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ Y < y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ y
115 breq2 ⊢ y = X → Y < y ↔ Y < X
116 oveq2 ⊢ y = X → 1 − t ⁢ y = 1 − t ⁢ X
117 116 oveq2d ⊢ y = X → t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y = t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X
118 117 fveq2d ⊢ y = X → F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y = F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X
119 fveq2 ⊢ y = X → F ⁡ y = F ⁡ X
120 119 oveq2d ⊢ y = X → 1 − t ⁢ F ⁡ y = 1 − t ⁢ F ⁡ X
121 120 oveq2d ⊢ y = X → t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ y = t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ X
122 118 121 breq12d ⊢ y = X → F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ X
123 122 ralbidv ⊢ y = X → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ X
124 123 imbi2d ⊢ y = X → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ X
125 115 124 imbi12d ⊢ y = X → Y < y → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ y < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ y ↔ Y < X → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ X
126 114 125 51 vtocl2ga ⊢ Y ∈ D ∧ X ∈ D → Y < X → φ → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ X
127 102 103 104 126 syl3c ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → ∀ t ∈ 0 1 F ⁡ t ⁢ Y + 1 − t ⁢ X < t ⁢ F ⁡ Y + 1 − t ⁢ F ⁡ X
128 1re ⊢ 1 ∈ ℝ
129 elioore ⊢ T ∈ 0 1 → T ∈ ℝ
130 resubcl ⊢ 1 ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ → 1 − T ∈ ℝ
131 128 129 130 sylancr ⊢ T ∈ 0 1 → 1 − T ∈ ℝ
132 eliooord ⊢ T ∈ 0 1 → 0 < T ∧ T < 1
133 132 simprd ⊢ T ∈ 0 1 → T < 1
134 posdif ⊢ T ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ → T < 1 ↔ 0 < 1 − T
135 129 128 134 sylancl ⊢ T ∈ 0 1 → T < 1 ↔ 0 < 1 − T
136 133 135 mpbid ⊢ T ∈ 0 1 → 0 < 1 − T
137 132 simpld ⊢ T ∈ 0 1 → 0 < T
138 ltsubpos ⊢ T ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ → 0 < T ↔ 1 − T < 1
139 129 128 138 sylancl ⊢ T ∈ 0 1 → 0 < T ↔ 1 − T < 1
140 137 139 mpbid ⊢ T ∈ 0 1 → 1 − T < 1
141 0xr ⊢ 0 ∈ ℝ *
142 1xr ⊢ 1 ∈ ℝ *
143 elioo2 ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ 1 ∈ ℝ * → 1 − T ∈ 0 1 ↔ 1 − T ∈ ℝ ∧ 0 < 1 − T ∧ 1 − T < 1
144 141 142 143 mp2an ⊢ 1 − T ∈ 0 1 ↔ 1 − T ∈ ℝ ∧ 0 < 1 − T ∧ 1 − T < 1
145 131 136 140 144 syl3anbrc ⊢ T ∈ 0 1 → 1 − T ∈ 0 1
146 145 ad2antrl ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → 1 − T ∈ 0 1
147 99 127 146 rspcdva ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → F ⁡ 1 − T ⁢ Y + 1 − 1 − T ⁢ X < 1 − T ⁢ F ⁡ Y + 1 − 1 − T ⁢ F ⁡ X
148 128 60 130 sylancr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − T ∈ ℝ
149 148 10 remulcld ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − T ⁢ Y ∈ ℝ
150 149 recnd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − T ⁢ Y ∈ ℂ
151 60 7 remulcld ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ⁢ X ∈ ℝ
152 151 recnd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ⁢ X ∈ ℂ
153 nncan ⊢ 1 ∈ ℂ ∧ T ∈ ℂ → 1 − 1 − T = T
154 62 61 153 sylancr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − 1 − T = T
155 154 oveq1d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − 1 − T ⁢ X = T ⁢ X
156 155 oveq2d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − T ⁢ Y + 1 − 1 − T ⁢ X = 1 − T ⁢ Y + T ⁢ X
157 150 152 156 comraddd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − T ⁢ Y + 1 − 1 − T ⁢ X = T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y
158 157 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → 1 − T ⁢ Y + 1 − 1 − T ⁢ X = T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y
159 158 fveq2d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → F ⁡ 1 − T ⁢ Y + 1 − 1 − T ⁢ X = F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y
160 148 75 remulcld ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∈ ℝ
161 160 recnd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∈ ℂ
162 74 6 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ X ∈ ℝ
163 60 162 remulcld ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ⁢ F ⁡ X ∈ ℝ
164 163 recnd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ⁢ F ⁡ X ∈ ℂ
165 154 oveq1d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − 1 − T ⁢ F ⁡ X = T ⁢ F ⁡ X
166 165 oveq2d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − T ⁢ F ⁡ Y + 1 − 1 − T ⁢ F ⁡ X = 1 − T ⁢ F ⁡ Y + T ⁢ F ⁡ X
167 161 164 166 comraddd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 − T ⁢ F ⁡ Y + 1 − 1 − T ⁢ F ⁡ X = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
168 167 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → 1 − T ⁢ F ⁡ Y + 1 − 1 − T ⁢ F ⁡ X = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
169 147 159 168 3brtr3d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
170 169 orcd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 ∧ Y < X → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
171 170 expr ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 → Y < X → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
172 57 90 171 3jaod ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 → X < Y ∨ X = Y ∨ Y < X → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
173 12 172 mpd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
174 173 ex ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
175 elpri ⊢ T ∈ 0 1 → T = 0 ∨ T = 1
176 76 addlidd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 0 + F ⁡ Y = F ⁡ Y
177 162 recnd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ X ∈ ℂ
178 177 mul02d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 0 ⋅ F ⁡ X = 0
179 178 78 oveq12d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 0 ⋅ F ⁡ X + 1 ⁢ F ⁡ Y = 0 + F ⁡ Y
180 7 recnd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → X ∈ ℂ
181 180 mul02d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 0 ⋅ X = 0
182 181 70 oveq12d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 0 ⋅ X + 1 ⁢ Y = 0 + Y
183 68 addlidd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 0 + Y = Y
184 182 183 eqtrd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 0 ⋅ X + 1 ⁢ Y = Y
185 184 fveq2d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ 0 ⋅ X + 1 ⁢ Y = F ⁡ Y
186 176 179 185 3eqtr4rd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ 0 ⋅ X + 1 ⁢ Y = 0 ⋅ F ⁡ X + 1 ⁢ F ⁡ Y
187 oveq1 ⊢ T = 0 → T ⁢ X = 0 ⋅ X
188 oveq2 ⊢ T = 0 → 1 − T = 1 − 0
189 1m0e1 ⊢ 1 − 0 = 1
190 188 189 eqtrdi ⊢ T = 0 → 1 − T = 1
191 190 oveq1d ⊢ T = 0 → 1 − T ⁢ Y = 1 ⁢ Y
192 187 191 oveq12d ⊢ T = 0 → T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = 0 ⋅ X + 1 ⁢ Y
193 192 fveq2d ⊢ T = 0 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = F ⁡ 0 ⋅ X + 1 ⁢ Y
194 oveq1 ⊢ T = 0 → T ⁢ F ⁡ X = 0 ⋅ F ⁡ X
195 190 oveq1d ⊢ T = 0 → 1 − T ⁢ F ⁡ Y = 1 ⁢ F ⁡ Y
196 194 195 oveq12d ⊢ T = 0 → T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y = 0 ⋅ F ⁡ X + 1 ⁢ F ⁡ Y
197 193 196 eqeq12d ⊢ T = 0 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ↔ F ⁡ 0 ⋅ X + 1 ⁢ Y = 0 ⋅ F ⁡ X + 1 ⁢ F ⁡ Y
198 186 197 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T = 0 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
199 177 addridd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ X + 0 = F ⁡ X
200 177 mullidd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 ⁢ F ⁡ X = F ⁡ X
201 76 mul02d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 0 ⋅ F ⁡ Y = 0
202 200 201 oveq12d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 ⁢ F ⁡ X + 0 ⋅ F ⁡ Y = F ⁡ X + 0
203 180 mullidd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 ⁢ X = X
204 68 mul02d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 0 ⋅ Y = 0
205 203 204 oveq12d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 ⁢ X + 0 ⋅ Y = X + 0
206 180 addridd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → X + 0 = X
207 205 206 eqtrd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → 1 ⁢ X + 0 ⋅ Y = X
208 207 fveq2d ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ 1 ⁢ X + 0 ⋅ Y = F ⁡ X
209 199 202 208 3eqtr4rd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ 1 ⁢ X + 0 ⋅ Y = 1 ⁢ F ⁡ X + 0 ⋅ F ⁡ Y
210 oveq1 ⊢ T = 1 → T ⁢ X = 1 ⁢ X
211 oveq2 ⊢ T = 1 → 1 − T = 1 − 1
212 1m1e0 ⊢ 1 − 1 = 0
213 211 212 eqtrdi ⊢ T = 1 → 1 − T = 0
214 213 oveq1d ⊢ T = 1 → 1 − T ⁢ Y = 0 ⋅ Y
215 210 214 oveq12d ⊢ T = 1 → T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = 1 ⁢ X + 0 ⋅ Y
216 215 fveq2d ⊢ T = 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = F ⁡ 1 ⁢ X + 0 ⋅ Y
217 oveq1 ⊢ T = 1 → T ⁢ F ⁡ X = 1 ⁢ F ⁡ X
218 213 oveq1d ⊢ T = 1 → 1 − T ⁢ F ⁡ Y = 0 ⋅ F ⁡ Y
219 217 218 oveq12d ⊢ T = 1 → T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y = 1 ⁢ F ⁡ X + 0 ⋅ F ⁡ Y
220 216 219 eqeq12d ⊢ T = 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ↔ F ⁡ 1 ⁢ X + 0 ⋅ Y = 1 ⁢ F ⁡ X + 0 ⋅ F ⁡ Y
221 209 220 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T = 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
222 198 221 jaod ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T = 0 ∨ T = 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
223 175 222 89 syl56 ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
224 0le1 ⊢ 0 ≤ 1
225 prunioo ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ 1 ∈ ℝ * ∧ 0 ≤ 1 → 0 1 ∪ 0 1 = 0 1
226 141 142 224 225 mp3an ⊢ 0 1 ∪ 0 1 = 0 1
227 59 226 eleqtrrdi ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ∈ 0 1 ∪ 0 1
228 elun ⊢ T ∈ 0 1 ∪ 0 1 ↔ T ∈ 0 1 ∨ T ∈ 0 1
229 227 228 sylib ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ∈ 0 1 ∨ T ∈ 0 1
230 174 223 229 mpjaod ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
231 1 3 cvxcl ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y ∈ D
232 74 231 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y ∈ ℝ
233 163 160 readdcld ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∈ ℝ
234 232 233 leloed ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y ≤ T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ↔ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y < T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y ∨ F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y = T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y
235 230 234 mpbird ⊢ φ ∧ X ∈ D ∧ Y ∈ D ∧ T ∈ 0 1 → F ⁡ T ⁢ X + 1 − T ⁢ Y ≤ T ⁢ F ⁡ X + 1 − T ⁢ F ⁡ Y