Non, ma proposition marche, je dirais. En fait avec ma formulation on peut tout de même ajouter une virgule pour que ce soit plus clair : Si, pour tout a et b appartenant à I, on a ...
Ce qui compte c'est que la phrase soit correcte et ait le bon sens, non ?

Après, il y a peut-être des formulations auxquelles tu es plus habitué, mais c'est une autre affaire

PS : de toute façon, dans le concept d'un exercice, on ne combinera pas tout ça en une seule phrase, donc la question ne se posera pas .

On dira par exemple :
- Soit a et b appartenant à I tels que a<b (qu'on peut reformuler par "Soit a et b appartenant à I. Supposons que a<b)
- [suite de la démonstration]
- Donc f est croissante/décroissante