Supongamos a < a'
Tomemos el punto intermedio
(a+a')/2
su posición es
a < (a+a')/2 < a'
(a+a')/2 € I pero no pertenece a I'
lo cual es absurdo porque I estaba incluido en I'
Supongamos b > b'
Tomamos el punto intermedio y lo situamos en su sitio
b' < (b+b')/2 < b
El punto (b+b')/2 no pertenece a I' pero si pertenece a I. Eso es absurdo porque I está incluido en I'.
Luego no puede cumplirse ninguna de las dos cosas que han dado absuro y por lo tanto debe cumplirse
a >= a' y b <= b'
Veo que el primero lo habían puesto al reves en el enunciado, lo pongo de la misma manera
a' <= a y b <= b'
Y en el otro sentido. Si se cumple eso sea x € I
a <= x <= b
Añadimos en los extremos a' y b' que se pueden poner por el orden que tienen con a y b
a' <=a <= x <= b <= b'
luego
a' <= x <= b'
luego x € I'
Yeso se cumple para cualquier x € I
Luego I incluido en I'
Y eso es todo.