Είμαι αρκετά σίγουρος οτι υπάρχει σαν πρόταση στα πρώτα κεφάλαια του βιβλίου εκεί που μιλάει για τις 1-1 συναρτήσεις. Αλλά η απόδειξη είναι πανεύκολη ούτως άλλως αρκεί να καταλάβει κανείς οτι μια συνάρτηση για την οποία δεν χρειάζεται να σηκώσεις το στυλό ώστε να την σχεδιάσεις, και ποτέ δεν μπορεί να πάρει ξανά την ίδια τιμή,ή θα ανεβαίνει ή θα κατεβαίνει συνεχώς.
Απο εκεί και πέρα γενικά αυτά τα θέματα είναι λίγο ύπουλα στο τι υπόθεση μπορεί κάποιος να κάνει. Είναι σαν εκείνο το θέμα με την εξίσωση μεταξύ απολύτων τιμών συναρτήσεων εαν θυμάσαι. Πάντως σε αυτά τα ερωτήματα κανείς μπορεί να απαντήσει με διάφορους τρόπους,το θέμα είναι να χρησιμοποιήσεις αυτόν που είναι ο πιο απλός και γρήγορος.
Αλέξανδρε δεν έχει σημασία τι προσπαθούσες να κάνεις. Όταν προκύπτει λογικό σφάλμα στην απόδειξη μας,ουσιαστικά όλα τα μετέπειτα βήματα είναι λάθος. Και εαν αυτό δεν συμβαίνει,σημαίνει οτι σίγουρα έχουμε κάνει και δεύτερο λογικό σφάλμα στο αμέσως επόμενο βήμα.Ανεξάρτητα λοιπόν εαν υπέθετες ύπαρξη, η συνεπαγωγή σου είναι λάθος σε εκείνο το σημείο.
Δες το και αλλιώς,χωρίς να έχεις κάποια πληροφορία για το εαν μια συνάρτηση είναι μονότονη,λες ουσιαστικά οτι "Αα δεν είναι γνησίως αύξουσα,άρα θα πρέπει να είναι γνησίως φθίνουσα". Δηλαδή άθελα σου,δέχεσαι οτι είναι γνησίως μονότονη.Κάτι που σαφώς και δεν σου δίνεται ούτε αποδεικνύεις ο ίδιος πρωτύτερα. Δεν μπορείς λοιπόν με κανέναν τρόπο να οδηγηθείς σε σύγκριση μεταξύ των f(f(x1)) και f(f(x2)) γιατί δεν αφορούν την υπόθεση σου πλέον,όπως πριν που είπες οτι "έστω οτι δεν είναι γνησίως αύξουσα άρα θα υπάρχουν..." . Γιατί πλέον χρειάζεσαι γνώση που αφορά την συμπεριφορά της συνάρτησης.
Εαν παρατηρήσεις,στην λύση που σου πρότεινα,έκανα ακριβώς αυτό πρώτα. Χρησιμοποιήσα το θεώρημα που είδες,για να πω οτι "Απο αναγκαιότητα βάσει των δεδομένων,η f είναι μονότονη" . Και έπειτα είπα, "Αα ωραία,τώρα πρέπει να αποφανθρώ εαν είναι γνησίως αύξουσα ή γνησίως φθίνουσα".