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

Theorem ftc1 19389
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 18309 . . . . . . 7  |-  ( topGen ` 
ran  (,) )  =  ( Lt  RR )
41, 3eqtr4i 2306 . . . . . 6  |-  J  =  ( topGen `  ran  (,) )
5 retop 18270 . . . . . 6  |-  ( topGen ` 
ran  (,) )  e.  Top
64, 5eqeltri 2353 . . . . 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 10731 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  RR  /\  B  e.  RR )  ->  ( A [,] B
)  C_  RR )
118, 9, 10syl2anc 642 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A [,] B
)  C_  RR )
12 iooretop 18275 . . . . . 6  |-  ( A (,) B )  e.  ( topGen `  ran  (,) )
1312, 4eleqtrri 2356 . . . . 5  |-  ( A (,) B )  e.  J
1413a1i 10 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A (,) B
)  e.  J )
15 ioossicc 10735 . . . . 5  |-  ( A (,) B )  C_  ( A [,] B )
1615a1i 10 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A (,) B
)  C_  ( A [,] B ) )
17 uniretop 18271 . . . . . 6  |-  RR  =  U. ( topGen `  ran  (,) )
184unieqi 3837 . . . . . 6  |-  U. J  =  U. ( topGen `  ran  (,) )
1917, 18eqtr4i 2306 . . . . 5  |-  RR  =  U. J
2019ssntr 16795 . . . 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 3181 . 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 2283 . . 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 19388 . 2  |-  ( ph  ->  ( F `  C
)  e.  ( ( z  e.  ( ( A [,] B ) 
\  { C }
)  |->  ( ( ( G `  z )  -  ( G `  C ) )  / 
( z  -  C
) ) ) lim CC  C ) )
33 ax-resscn 8794 . . . 4  |-  RR  C_  CC
3433a1i 10 . . 3  |-  ( ph  ->  RR  C_  CC )
3524, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 22, 29, 1, 30, 2ftc1lem3 19385 . . . 4  |-  ( ph  ->  F : D --> CC )
3624, 8, 9, 25, 26, 27, 28, 35ftc1lem2 19383 . . 3  |-  ( ph  ->  G : ( A [,] B ) --> CC )
371, 2, 31, 34, 36, 11eldv 19248 . 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 1623    e. wcel 1684    \ cdif 3149    C_ wss 3152   {csn 3640   U.cuni 3827   class class class wbr 4023    e. cmpt 4077   ran crn 4690   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   CCcc 8735   RRcr 8736    <_ cle 8868    - cmin 9037    / cdiv 9423   (,)cioo 10656   [,]cicc 10659   ↾t crest 13325   TopOpenctopn 13326   topGenctg 13342  ℂfldccnfld 16377   Topctop 16631   intcnt 16754    CnP ccnp 16955   L ^1cibl 18972   S.citg 18973   lim CC climc 19212    _D cdv 19213
This theorem is referenced by:  ftc1cn  19390
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-inf2 7342  ax-cc 8061  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815  ax-addf 8816  ax-mulf 8817
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 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-iin 3908  df-disj 3994  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-se 4353  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-of 6078  df-ofr 6079  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-2o 6480  df-oadd 6483  df-omul 6484  df-er 6660  df-map 6774  df-pm 6775  df-ixp 6818  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-fin 6867  df-fi 7165  df-sup 7194  df-oi 7225  df-card 7572  df-acn 7575  df-cda 7794  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-4 9806  df-5 9807  df-6 9808  df-7 9809  df-8 9810  df-9 9811  df-10 9812  df-n0 9966  df-z 10025  df-dec 10125  df-uz 10231  df-q 10317  df-rp 10355  df-xneg 10452  df-xadd 10453  df-xmul 10454  df-ioo 10660  df-ioc 10661  df-ico 10662  df-icc 10663  df-fz 10783  df-fzo 10871  df-fl 10925  df-mod 10974  df-seq 11047  df-exp 11105  df-hash 11338  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-clim 11962  df-rlim 11963  df-sum 12159  df-struct 13150  df-ndx 13151  df-slot 13152  df-base 13153  df-sets 13154  df-ress 13155  df-plusg 13221  df-mulr 13222  df-starv 13223  df-sca 13224  df-vsca 13225  df-tset 13227  df-ple 13228  df-ds 13230  df-hom 13232  df-cco 13233  df-rest 13327  df-topn 13328  df-topgen 13344  df-pt 13345  df-prds 13348  df-xrs 13403  df-0g 13404  df-gsum 13405  df-qtop 13410  df-imas 13411  df-xps 13413  df-mre 13488  df-mrc 13489  df-acs 13491  df-mnd 14367  df-submnd 14416  df-mulg 14492  df-cntz 14793  df-cmn 15091  df-xmet 16373  df-met 16374  df-bl 16375  df-mopn 16376  df-cnfld 16378  df-top 16636  df-bases 16638  df-topon 16639  df-topsp 16640  df-ntr 16757  df-cn 16957  df-cnp 16958  df-cmp 17114  df-tx 17257  df-hmeo 17446  df-xms 17885  df-ms 17886  df-tms 17887  df-cncf 18382  df-ovol 18824  df-vol 18825  df-mbf 18975  df-itg1 18976  df-itg2 18977  df-ibl 18978  df-itg 18979  df-0p 19025  df-limc 19216  df-dv 19217
  Copyright terms: Public domain W3C validator