Users' Mathboxes Mathbox for Stanislas Polu < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  imo72b2lem0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem imo72b2lem0 38782
Description: Lemma for imo72b2 38792. (Contributed by Stanislas Polu, 9-Mar-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
imo72b2lem0.1 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
imo72b2lem0.2 (𝜑𝐺:ℝ⟶ℝ)
imo72b2lem0.3 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
imo72b2lem0.4 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
imo72b2lem0.5 (𝜑 → ((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴𝐵))) = (2 · ((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵))))
imo72b2lem0.6 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ ℝ (abs‘(𝐹𝑦)) ≤ 1)
Assertion
Ref Expression
imo72b2lem0 (𝜑 → ((abs‘(𝐹𝐴)) · (abs‘(𝐺𝐵))) ≤ sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ))
Distinct variable groups:   𝑦,𝐹   𝜑,𝑦
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑦)   𝐵(𝑦)   𝐺(𝑦)

Proof of Theorem imo72b2lem0
Dummy variables 𝑐 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 imo72b2lem0.1 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
2 imo72b2lem0.3 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
31, 2ffvelrnd 6400 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℝ)
43recnd 10106 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℂ)
54idi 2 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℂ)
6 imo72b2lem0.2 . . . . . . . 8 (𝜑𝐺:ℝ⟶ℝ)
7 imo72b2lem0.4 . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
86, 7ffvelrnd 6400 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐺𝐵) ∈ ℝ)
98recnd 10106 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐺𝐵) ∈ ℂ)
109idi 2 . . . . 5 (𝜑 → (𝐺𝐵) ∈ ℂ)
115, 10mulcld 10098 . . . 4 (𝜑 → ((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵)) ∈ ℂ)
1211abscld 14219 . . 3 (𝜑 → (abs‘((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵))) ∈ ℝ)
13 imaco 5678 . . . . . 6 ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ) = (abs “ (𝐹 “ ℝ))
1413eqcomi 2660 . . . . 5 (abs “ (𝐹 “ ℝ)) = ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ)
15 imassrn 5512 . . . . . . 7 ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ) ⊆ ran (abs ∘ 𝐹)
1615a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ) ⊆ ran (abs ∘ 𝐹))
17 absf 14121 . . . . . . . . . 10 abs:ℂ⟶ℝ
1817a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → abs:ℂ⟶ℝ)
19 ax-resscn 10031 . . . . . . . . . 10 ℝ ⊆ ℂ
2019a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
2118, 20fssresd 6109 . . . . . . . 8 (𝜑 → (abs ↾ ℝ):ℝ⟶ℝ)
221, 21fco2d 38778 . . . . . . 7 (𝜑 → (abs ∘ 𝐹):ℝ⟶ℝ)
23 frn 6091 . . . . . . 7 ((abs ∘ 𝐹):ℝ⟶ℝ → ran (abs ∘ 𝐹) ⊆ ℝ)
2422, 23syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → ran (abs ∘ 𝐹) ⊆ ℝ)
2516, 24sstrd 3646 . . . . 5 (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ) ⊆ ℝ)
2614, 25syl5eqss 3682 . . . 4 (𝜑 → (abs “ (𝐹 “ ℝ)) ⊆ ℝ)
27 0re 10078 . . . . . . . . . 10 0 ∈ ℝ
2827ne0ii 3956 . . . . . . . . 9 ℝ ≠ ∅
2928a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → ℝ ≠ ∅)
3029, 22wnefimgd 38777 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ) ≠ ∅)
3130necomd 2878 . . . . . 6 (𝜑 → ∅ ≠ ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ))
3214a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → (abs “ (𝐹 “ ℝ)) = ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ))
3331, 32neeqtrrd 2897 . . . . 5 (𝜑 → ∅ ≠ (abs “ (𝐹 “ ℝ)))
3433necomd 2878 . . . 4 (𝜑 → (abs “ (𝐹 “ ℝ)) ≠ ∅)
35 1red 10093 . . . . 5 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
36 simpr 476 . . . . . . 7 ((𝜑𝑐 = 1) → 𝑐 = 1)
3736breq2d 4697 . . . . . 6 ((𝜑𝑐 = 1) → (𝑥𝑐𝑥 ≤ 1))
3837ralbidv 3015 . . . . 5 ((𝜑𝑐 = 1) → (∀𝑥 ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ))𝑥𝑐 ↔ ∀𝑥 ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ))𝑥 ≤ 1))
39 imo72b2lem0.6 . . . . . 6 (𝜑 → ∀𝑦 ∈ ℝ (abs‘(𝐹𝑦)) ≤ 1)
401, 39extoimad 38781 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ))𝑥 ≤ 1)
4135, 38, 40rspcedvd 3348 . . . 4 (𝜑 → ∃𝑐 ∈ ℝ ∀𝑥 ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ))𝑥𝑐)
4226, 34, 41suprcld 11024 . . 3 (𝜑 → sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) ∈ ℝ)
43 2re 11128 . . . 4 2 ∈ ℝ
4443a1i 11 . . 3 (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
45 imo72b2lem0.5 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴𝐵))) = (2 · ((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵))))
4645idi 2 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴𝐵))) = (2 · ((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵))))
4746fveq2d 6233 . . . . . . 7 (𝜑 → (abs‘((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴𝐵)))) = (abs‘(2 · ((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵)))))
48 2cnd 11131 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
4948, 11mulcld 10098 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · ((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵))) ∈ ℂ)
5049abscld 14219 . . . . . . 7 (𝜑 → (abs‘(2 · ((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵)))) ∈ ℝ)
5147, 50eqeltrd 2730 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴𝐵)))) ∈ ℝ)
521idi 2 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
532idi 2 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
547idi 2 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
5553, 54readdcld 10107 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℝ)
5652, 55ffvelrnd 6400 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) ∈ ℝ)
5756recnd 10106 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) ∈ ℂ)
5857abscld 14219 . . . . . . 7 (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) ∈ ℝ)
5953, 54resubcld 10496 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴𝐵) ∈ ℝ)
6052, 59ffvelrnd 6400 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹‘(𝐴𝐵)) ∈ ℝ)
6160recnd 10106 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐹‘(𝐴𝐵)) ∈ ℂ)
6261abscld 14219 . . . . . . 7 (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴𝐵))) ∈ ℝ)
6358, 62readdcld 10107 . . . . . 6 (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) + (abs‘(𝐹‘(𝐴𝐵)))) ∈ ℝ)
6444, 42remulcld 10108 . . . . . 6 (𝜑 → (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )) ∈ ℝ)
6557, 61abstrid 14239 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴𝐵)))) ≤ ((abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) + (abs‘(𝐹‘(𝐴𝐵)))))
661, 55fvco3d 38779 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴 + 𝐵)) = (abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))))
6755, 22wfximgfd 38780 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴 + 𝐵)) ∈ ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ))
6832idi 2 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (abs “ (𝐹 “ ℝ)) = ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ))
6967, 68eleqtrrd 2733 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴 + 𝐵)) ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ)))
7066, 69eqeltrrd 2731 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ)))
7126, 34, 41, 70suprubd 11023 . . . . . . . 8 (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) ≤ sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ))
721, 59fvco3d 38779 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴𝐵)) = (abs‘(𝐹‘(𝐴𝐵))))
7359, 22wfximgfd 38780 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴𝐵)) ∈ ((abs ∘ 𝐹) “ ℝ))
7473, 32eleqtrrd 2733 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((abs ∘ 𝐹)‘(𝐴𝐵)) ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ)))
7572, 74eqeltrrd 2731 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴𝐵))) ∈ (abs “ (𝐹 “ ℝ)))
7626, 34, 41, 75suprubd 11023 . . . . . . . 8 (𝜑 → (abs‘(𝐹‘(𝐴𝐵))) ≤ sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ))
7758, 62, 42, 42, 71, 76le2addd 10684 . . . . . . 7 (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) + (abs‘(𝐹‘(𝐴𝐵)))) ≤ (sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
7842recnd 10106 . . . . . . . . 9 (𝜑 → sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) ∈ ℂ)
79782timesd 11313 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )) = (sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
8079eqcomd 2657 . . . . . . 7 (𝜑 → (sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )) = (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
8180, 64eqeltrd 2730 . . . . . . 7 (𝜑 → (sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ) + sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )) ∈ ℝ)
8277, 80, 63, 81leeq2d 38773 . . . . . 6 (𝜑 → ((abs‘(𝐹‘(𝐴 + 𝐵))) + (abs‘(𝐹‘(𝐴𝐵)))) ≤ (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
8351, 63, 64, 65, 82letrd 10232 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘((𝐹‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐹‘(𝐴𝐵)))) ≤ (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
8483, 47, 51, 64leeq1d 38772 . . . 4 (𝜑 → (abs‘(2 · ((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵)))) ≤ (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
85 0le2 11149 . . . . . 6 0 ≤ 2
8685a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 0 ≤ 2)
873idi 2 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹𝐴) ∈ ℝ)
888idi 2 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐺𝐵) ∈ ℝ)
8987, 88remulcld 10108 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵)) ∈ ℝ)
9086, 44, 89absmulrposd 38774 . . . 4 (𝜑 → (abs‘(2 · ((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵)))) = (2 · (abs‘((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵)))))
9184, 90, 50, 64leeq1d 38772 . . 3 (𝜑 → (2 · (abs‘((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵)))) ≤ (2 · sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < )))
92 2pos 11150 . . . 4 0 < 2
9392a1i 11 . . 3 (𝜑 → 0 < 2)
9412, 42, 44, 91, 93wwlemuld 38771 . 2 (𝜑 → (abs‘((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵))) ≤ sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ))
954, 9absmuld 14237 . . 3 (𝜑 → (abs‘((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵))) = ((abs‘(𝐹𝐴)) · (abs‘(𝐺𝐵))))
9695idi 2 . 2 (𝜑 → (abs‘((𝐹𝐴) · (𝐺𝐵))) = ((abs‘(𝐹𝐴)) · (abs‘(𝐺𝐵))))
9794, 96, 12, 42leeq1d 38772 1 (𝜑 → ((abs‘(𝐹𝐴)) · (abs‘(𝐺𝐵))) ≤ sup((abs “ (𝐹 “ ℝ)), ℝ, < ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383   = wceq 1523  wcel 2030  wne 2823  wral 2941  wss 3607  c0 3948   class class class wbr 4685  ran crn 5144  cima 5146  ccom 5147  wf 5922  cfv 5926  (class class class)co 6690  supcsup 8387  cc 9972  cr 9973  0cc0 9974  1c1 9975   + caddc 9977   · cmul 9979   < clt 10112  cle 10113  cmin 10304  2c2 11108  abscabs 14018
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-sup 8389  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-seq 12842  df-exp 12901  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020
This theorem is referenced by:  imo72b2  38792
  Copyright terms: Public domain W3C validator