MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ftc1 Unicode version

Theorem ftc1 19442
Description: The Fundamental Theorem of Calculus, part one. The function formed by varying the right endpoint of an integral is differentiable at  C with derivative  F ( C ) if the original function is continuous at  C. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Sep-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
ftc1.g  |-  G  =  ( x  e.  ( A [,] B ) 
|->  S. ( A (,) x ) ( F `
 t )  _d t )
ftc1.a  |-  ( ph  ->  A  e.  RR )
ftc1.b  |-  ( ph  ->  B  e.  RR )
ftc1.le  |-  ( ph  ->  A  <_  B )
ftc1.s  |-  ( ph  ->  ( A (,) B
)  C_  D )
ftc1.d  |-  ( ph  ->  D  C_  RR )
ftc1.i  |-  ( ph  ->  F  e.  L ^1 )
ftc1.c  |-  ( ph  ->  C  e.  ( A (,) B ) )
ftc1.f  |-  ( ph  ->  F  e.  ( ( K  CnP  L ) `
 C ) )
ftc1.j  |-  J  =  ( Lt  RR )
ftc1.k  |-  K  =  ( Lt  D )
ftc1.l  |-  L  =  ( TopOpen ` fld )
Assertion
Ref Expression
ftc1  |-  ( ph  ->  C ( RR  _D  G ) ( F `
 C ) )
Distinct variable groups:    x, t, C    t, D, x    t, A, x    t, B, x    ph, t, x    t, F, x    x, L
Allowed substitution hints:    G( x, t)    J( x, t)    K( x, t)    L( t)

Proof of Theorem ftc1
Dummy variable  z is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ftc1.j . . . . . . 7  |-  J  =  ( Lt  RR )
2 ftc1.l . . . . . . . 8  |-  L  =  ( TopOpen ` fld )
32tgioo2 18361 . . . . . . 7  |-  ( topGen ` 
ran  (,) )  =  ( Lt  RR )
41, 3eqtr4i 2339 . . . . . 6  |-  J  =  ( topGen `  ran  (,) )
5 retop 18322 . . . . . 6  |-  ( topGen ` 
ran  (,) )  e.  Top
64, 5eqeltri 2386 . . . . 5  |-  J  e. 
Top
76a1i 10 . . . 4  |-  ( ph  ->  J  e.  Top )
8 ftc1.a . . . . 5  |-  ( ph  ->  A  e.  RR )
9 ftc1.b . . . . 5  |-  ( ph  ->  B  e.  RR )
10 iccssre 10778 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  RR  /\  B  e.  RR )  ->  ( A [,] B
)  C_  RR )
118, 9, 10syl2anc 642 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A [,] B
)  C_  RR )
12 iooretop 18327 . . . . . 6  |-  ( A (,) B )  e.  ( topGen `  ran  (,) )
1312, 4eleqtrri 2389 . . . . 5  |-  ( A (,) B )  e.  J
1413a1i 10 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A (,) B
)  e.  J )
15 ioossicc 10782 . . . . 5  |-  ( A (,) B )  C_  ( A [,] B )
1615a1i 10 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A (,) B
)  C_  ( A [,] B ) )
17 uniretop 18323 . . . . . 6  |-  RR  =  U. ( topGen `  ran  (,) )
184unieqi 3874 . . . . . 6  |-  U. J  =  U. ( topGen `  ran  (,) )
1917, 18eqtr4i 2339 . . . . 5  |-  RR  =  U. J
2019ssntr 16851 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  Top  /\  ( A [,] B
)  C_  RR )  /\  ( ( A (,) B )  e.  J  /\  ( A (,) B
)  C_  ( A [,] B ) ) )  ->  ( A (,) B )  C_  (
( int `  J
) `  ( A [,] B ) ) )
217, 11, 14, 16, 20syl22anc 1183 . . 3  |-  ( ph  ->  ( A (,) B
)  C_  ( ( int `  J ) `  ( A [,] B ) ) )
22 ftc1.c . . 3  |-  ( ph  ->  C  e.  ( A (,) B ) )
2321, 22sseldd 3215 . 2  |-  ( ph  ->  C  e.  ( ( int `  J ) `
 ( A [,] B ) ) )
24 ftc1.g . . 3  |-  G  =  ( x  e.  ( A [,] B ) 
|->  S. ( A (,) x ) ( F `
 t )  _d t )
25 ftc1.le . . 3  |-  ( ph  ->  A  <_  B )
26 ftc1.s . . 3  |-  ( ph  ->  ( A (,) B
)  C_  D )
27 ftc1.d . . 3  |-  ( ph  ->  D  C_  RR )
28 ftc1.i . . 3  |-  ( ph  ->  F  e.  L ^1 )
29 ftc1.f . . 3  |-  ( ph  ->  F  e.  ( ( K  CnP  L ) `
 C ) )
30 ftc1.k . . 3  |-  K  =  ( Lt  D )
31 eqid 2316 . . 3  |-  ( z  e.  ( ( A [,] B )  \  { C } )  |->  ( ( ( G `  z )  -  ( G `  C )
)  /  ( z  -  C ) ) )  =  ( z  e.  ( ( A [,] B )  \  { C } )  |->  ( ( ( G `  z )  -  ( G `  C )
)  /  ( z  -  C ) ) )
3224, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 22, 29, 1, 30, 2, 31ftc1lem6 19441 . 2  |-  ( ph  ->  ( F `  C
)  e.  ( ( z  e.  ( ( A [,] B ) 
\  { C }
)  |->  ( ( ( G `  z )  -  ( G `  C ) )  / 
( z  -  C
) ) ) lim CC  C ) )
33 ax-resscn 8839 . . . 4  |-  RR  C_  CC
3433a1i 10 . . 3  |-  ( ph  ->  RR  C_  CC )
3524, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 22, 29, 1, 30, 2ftc1lem3 19438 . . . 4  |-  ( ph  ->  F : D --> CC )
3624, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 35ftc1lem2 19436 . . 3  |-  ( ph  ->  G : ( A [,] B ) --> CC )
371, 2, 31, 34, 36, 11eldv 19301 . 2  |-  ( ph  ->  ( C ( RR 
_D  G ) ( F `  C )  <-> 
( C  e.  ( ( int `  J
) `  ( A [,] B ) )  /\  ( F `  C )  e.  ( ( z  e.  ( ( A [,] B )  \  { C } )  |->  ( ( ( G `  z )  -  ( G `  C )
)  /  ( z  -  C ) ) ) lim CC  C ) ) ) )
3823, 32, 37mpbir2and 888 1  |-  ( ph  ->  C ( RR  _D  G ) ( F `
 C ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    = wceq 1633    e. wcel 1701    \ cdif 3183    C_ wss 3186   {csn 3674   U.cuni 3864   class class class wbr 4060    e. cmpt 4114   ran crn 4727   ` cfv 5292  (class class class)co 5900   CCcc 8780   RRcr 8781    <_ cle 8913    - cmin 9082    / cdiv 9468   (,)cioo 10703   [,]cicc 10706   ↾t crest 13374   TopOpenctopn 13375   topGenctg 13391  ℂfldccnfld 16432   Topctop 16687   intcnt 16810    CnP ccnp 17011   L ^1cibl 19025   S.citg 19026   lim CC climc 19265    _D cdv 19266
This theorem is referenced by:  ftc1cn  19443
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1537  ax-5 1548  ax-17 1607  ax-9 1645  ax-8 1666  ax-13 1703  ax-14 1705  ax-6 1720  ax-7 1725  ax-11 1732  ax-12 1897  ax-ext 2297  ax-rep 4168  ax-sep 4178  ax-nul 4186  ax-pow 4225  ax-pr 4251  ax-un 4549  ax-inf2 7387  ax-cc 8106  ax-cnex 8838  ax-resscn 8839  ax-1cn 8840  ax-icn 8841  ax-addcl 8842  ax-addrcl 8843  ax-mulcl 8844  ax-mulrcl 8845  ax-mulcom 8846  ax-addass 8847  ax-mulass 8848  ax-distr 8849  ax-i2m1 8850  ax-1ne0 8851  ax-1rid 8852  ax-rnegex 8853  ax-rrecex 8854  ax-cnre 8855  ax-pre-lttri 8856  ax-pre-lttrn 8857  ax-pre-ltadd 8858  ax-pre-mulgt0 8859  ax-pre-sup 8860  ax-addf 8861  ax-mulf 8862
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1533  df-nf 1536  df-sb 1640  df-eu 2180  df-mo 2181  df-clab 2303  df-cleq 2309  df-clel 2312  df-nfc 2441  df-ne 2481  df-nel 2482  df-ral 2582  df-rex 2583  df-reu 2584  df-rmo 2585  df-rab 2586  df-v 2824  df-sbc 3026  df-csb 3116  df-dif 3189  df-un 3191  df-in 3193  df-ss 3200  df-pss 3202  df-nul 3490  df-if 3600  df-pw 3661  df-sn 3680  df-pr 3681  df-tp 3682  df-op 3683  df-uni 3865  df-int 3900  df-iun 3944  df-iin 3945  df-disj 4031  df-br 4061  df-opab 4115  df-mpt 4116  df-tr 4151  df-eprel 4342  df-id 4346  df-po 4351  df-so 4352  df-fr 4389  df-se 4390  df-we 4391  df-ord 4432  df-on 4433  df-lim 4434  df-suc 4435  df-om 4694  df-xp 4732  df-rel 4733  df-cnv 4734  df-co 4735  df-dm 4736  df-rn 4737  df-res 4738  df-ima 4739  df-iota 5256  df-fun 5294  df-fn 5295  df-f 5296  df-f1 5297  df-fo 5298  df-f1o 5299  df-fv 5300  df-isom 5301  df-ov 5903  df-oprab 5904  df-mpt2 5905  df-of 6120  df-ofr 6121  df-1st 6164  df-2nd 6165  df-riota 6346  df-recs 6430  df-rdg 6465  df-1o 6521  df-2o 6522  df-oadd 6525  df-omul 6526  df-er 6702  df-map 6817  df-pm 6818  df-ixp 6861  df-en 6907  df-dom 6908  df-sdom 6909  df-fin 6910  df-fi 7210  df-sup 7239  df-oi 7270  df-card 7617  df-acn 7620  df-cda 7839  df-pnf 8914  df-mnf 8915  df-xr 8916  df-ltxr 8917  df-le 8918  df-sub 9084  df-neg 9085  df-div 9469  df-nn 9792  df-2 9849  df-3 9850  df-4 9851  df-5 9852  df-6 9853  df-7 9854  df-8 9855  df-9 9856  df-10 9857  df-n0 10013  df-z 10072  df-dec 10172  df-uz 10278  df-q 10364  df-rp 10402  df-xneg 10499  df-xadd 10500  df-xmul 10501  df-ioo 10707  df-ioc 10708  df-ico 10709  df-icc 10710  df-fz 10830  df-fzo 10918  df-fl 10972  df-mod 11021  df-seq 11094  df-exp 11152  df-hash 11385  df-cj 11631  df-re 11632  df-im 11633  df-sqr 11767  df-abs 11768  df-clim 12009  df-rlim 12010  df-sum 12206  df-struct 13197  df-ndx 13198  df-slot 13199  df-base 13200  df-sets 13201  df-ress 13202  df-plusg 13268  df-mulr 13269  df-starv 13270  df-sca 13271  df-vsca 13272  df-tset 13274  df-ple 13275  df-ds 13277  df-unif 13278  df-hom 13279  df-cco 13280  df-rest 13376  df-topn 13377  df-topgen 13393  df-pt 13394  df-prds 13397  df-xrs 13452  df-0g 13453  df-gsum 13454  df-qtop 13459  df-imas 13460  df-xps 13462  df-mre 13537  df-mrc 13538  df-acs 13540  df-mnd 14416  df-submnd 14465  df-mulg 14541  df-cntz 14842  df-cmn 15140  df-xmet 16425  df-met 16426  df-bl 16427  df-mopn 16428  df-cnfld 16433  df-top 16692  df-bases 16694  df-topon 16695  df-topsp 16696  df-ntr 16813  df-cn 17013  df-cnp 17014  df-cmp 17170  df-tx 17313  df-hmeo 17502  df-xms 17937  df-ms 17938  df-tms 17939  df-cncf 18434  df-ovol 18877  df-vol 18878  df-mbf 19028  df-itg1 19029  df-itg2 19030  df-ibl 19031  df-itg 19032  df-0p 19078  df-limc 19269  df-dv 19270
  Copyright terms: Public domain W3C validator