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Theorem itgulm 20277
Description: A uniform limit of integrals of integrable functions converges to the integral of the limit function. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Mar-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
itgulm.z  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
itgulm.m  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
itgulm.f  |-  ( ph  ->  F : Z --> L ^1 )
itgulm.u  |-  ( ph  ->  F ( ~~> u `  S ) G )
itgulm.s  |-  ( ph  ->  ( vol `  S
)  e.  RR )
Assertion
Ref Expression
itgulm  |-  ( ph  ->  ( k  e.  Z  |->  S. S ( ( F `  k ) `
 x )  _d x )  ~~>  S. S
( G `  x
)  _d x )
Distinct variable groups:    x, k, F    k, G, x    ph, k, x    k, M, x    S, k, x    k, Z, x

Proof of Theorem itgulm
Dummy variables  j  n  r  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 itgulm.z . . . . 5  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
2 itgulm.m . . . . . 6  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
32adantr 452 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  M  e.  ZZ )
4 itgulm.f . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  F : Z --> L ^1 )
5 ffn 5550 . . . . . . . 8  |-  ( F : Z --> L ^1 
->  F  Fn  Z
)
64, 5syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  F  Fn  Z )
7 itgulm.u . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  F ( ~~> u `  S ) G )
8 ulmf2 20253 . . . . . . 7  |-  ( ( F  Fn  Z  /\  F ( ~~> u `  S ) G )  ->  F : Z --> ( CC  ^m  S ) )
96, 7, 8syl2anc 643 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  F : Z --> ( CC 
^m  S ) )
109adantr 452 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  F : Z
--> ( CC  ^m  S
) )
11 eqidd 2405 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  z  e.  S )
)  ->  ( ( F `  n ) `  z )  =  ( ( F `  n
) `  z )
)
12 eqidd 2405 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  z  e.  S )  ->  ( G `  z )  =  ( G `  z ) )
137adantr 452 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  F ( ~~> u `  S ) G )
14 simpr 448 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  r  e.  RR+ )
15 itgulm.s . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( vol `  S
)  e.  RR )
1615adantr 452 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  ( vol `  S )  e.  RR )
17 ulmcl 20250 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( F ( ~~> u `  S
) G  ->  G : S --> CC )
18 fdm 5554 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( G : S --> CC  ->  dom 
G  =  S )
197, 17, 183syl 19 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  dom  G  =  S )
201, 2, 4, 7, 15iblulm 20276 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  G  e.  L ^1 )
21 iblmbf 19612 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( G  e.  L ^1  ->  G  e. MblFn )
22 mbfdm 19473 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( G  e. MblFn  ->  dom  G  e.  dom  vol )
2320, 21, 223syl 19 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  dom  G  e.  dom  vol )
2419, 23eqeltrrd 2479 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  S  e.  dom  vol )
25 mblss 19380 . . . . . . . . . 10  |-  ( S  e.  dom  vol  ->  S 
C_  RR )
26 ovolge0 19330 . . . . . . . . . 10  |-  ( S 
C_  RR  ->  0  <_ 
( vol * `  S ) )
2724, 25, 263syl 19 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  0  <_  ( vol * `
 S ) )
28 mblvol 19379 . . . . . . . . . 10  |-  ( S  e.  dom  vol  ->  ( vol `  S )  =  ( vol * `  S ) )
2924, 28syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( vol `  S
)  =  ( vol
* `  S )
)
3027, 29breqtrrd 4198 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  0  <_  ( vol `  S ) )
3130adantr 452 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  0  <_  ( vol `  S ) )
3216, 31ge0p1rpd 10630 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  ( ( vol `  S )  +  1 )  e.  RR+ )
3314, 32rpdivcld 10621 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  ( r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) )  e.  RR+ )
341, 3, 10, 11, 12, 13, 33ulmi 20255 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  E. j  e.  Z  A. n  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) )
351uztrn2 10459 . . . . . . . 8  |-  ( ( j  e.  Z  /\  n  e.  ( ZZ>= `  j ) )  ->  n  e.  Z )
369ffvelrnda 5829 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  n  e.  Z )  ->  ( F `  n )  e.  ( CC  ^m  S
) )
37 elmapi 6997 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( F `  n )  e.  ( CC  ^m  S )  ->  ( F `  n ) : S --> CC )
3836, 37syl 16 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  n  e.  Z )  ->  ( F `  n ) : S --> CC )
3938ffvelrnda 5829 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  n  e.  Z )  /\  x  e.  S )  ->  (
( F `  n
) `  x )  e.  CC )
4039adantllr 700 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  n  e.  Z )  /\  x  e.  S
)  ->  ( ( F `  n ) `  x )  e.  CC )
4140adantlrr 702 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  ( n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  /\  x  e.  S )  ->  ( ( F `  n ) `  x
)  e.  CC )
4238feqmptd 5738 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  n  e.  Z )  ->  ( F `  n )  =  ( x  e.  S  |->  ( ( F `
 n ) `  x ) ) )
434ffvelrnda 5829 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  n  e.  Z )  ->  ( F `  n )  e.  L ^1 )
4442, 43eqeltrrd 2479 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  n  e.  Z )  ->  (
x  e.  S  |->  ( ( F `  n
) `  x )
)  e.  L ^1 )
4544ad2ant2r 728 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( x  e.  S  |->  ( ( F `  n ) `  x
) )  e.  L ^1 )
467, 17syl 16 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  G : S --> CC )
4746ffvelrnda 5829 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  x  e.  S )  ->  ( G `  x )  e.  CC )
4847adantlr 696 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  x  e.  S )  ->  ( G `  x )  e.  CC )
4948adantlr 696 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  ( n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  /\  x  e.  S )  ->  ( G `  x
)  e.  CC )
5046feqmptd 5738 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  G  =  ( x  e.  S  |->  ( G `
 x ) ) )
5150, 20eqeltrrd 2479 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( x  e.  S  |->  ( G `  x
) )  e.  L ^1 )
5251ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( x  e.  S  |->  ( G `  x
) )  e.  L ^1 )
5341, 45, 49, 52itgsub 19670 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  ->  S. S ( ( ( F `  n ) `
 x )  -  ( G `  x ) )  _d x  =  ( S. S ( ( F `  n
) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) )
5453fveq2d 5691 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( abs `  S. S ( ( ( F `  n ) `
 x )  -  ( G `  x ) )  _d x )  =  ( abs `  ( S. S ( ( F `
 n ) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) ) )
5541, 49subcld 9367 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  ( n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  /\  x  e.  S )  ->  ( ( ( F `
 n ) `  x )  -  ( G `  x )
)  e.  CC )
5641, 45, 49, 52iblsub 19666 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( x  e.  S  |->  ( ( ( F `
 n ) `  x )  -  ( G `  x )
) )  e.  L ^1 )
5755, 56itgcl 19628 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  ->  S. S ( ( ( F `  n ) `
 x )  -  ( G `  x ) )  _d x  e.  CC )
5857abscld 12193 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( abs `  S. S ( ( ( F `  n ) `
 x )  -  ( G `  x ) )  _d x )  e.  RR )
5955abscld 12193 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  ( n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  /\  x  e.  S )  ->  ( abs `  (
( ( F `  n ) `  x
)  -  ( G `
 x ) ) )  e.  RR )
6055, 56iblabs 19673 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( x  e.  S  |->  ( abs `  (
( ( F `  n ) `  x
)  -  ( G `
 x ) ) ) )  e.  L ^1 )
6159, 60itgrecl 19642 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  ->  S. S ( abs `  (
( ( F `  n ) `  x
)  -  ( G `
 x ) ) )  _d x  e.  RR )
62 rpre 10574 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( r  e.  RR+  ->  r  e.  RR )
6362ad2antlr 708 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
r  e.  RR )
6455, 56itgabs 19679 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( abs `  S. S ( ( ( F `  n ) `
 x )  -  ( G `  x ) )  _d x )  <_  S. S ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  x )  -  ( G `  x ) ) )  _d x )
6533adantr 452 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( r  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) )  e.  RR+ )
6665rpred 10604 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( r  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) )  e.  RR )
6715ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( vol `  S
)  e.  RR )
6866, 67remulcld 9072 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) )  x.  ( vol `  S ) )  e.  RR )
69 fconstmpt 4880 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( S  X.  { ( r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) ) } )  =  ( x  e.  S  |->  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) )
7024ad2antrr 707 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  ->  S  e.  dom  vol )
7165rpcnd 10606 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( r  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) )  e.  CC )
72 iblconst 19662 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( S  e.  dom  vol  /\  ( vol `  S
)  e.  RR  /\  ( r  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) )  e.  CC )  ->  ( S  X.  { ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) } )  e.  L ^1 )
7370, 67, 71, 72syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( S  X.  {
( r  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) ) } )  e.  L ^1 )
7469, 73syl5eqelr 2489 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( x  e.  S  |->  ( r  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) ) )  e.  L ^1 )
7566adantr 452 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  ( n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  /\  x  e.  S )  ->  ( r  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) )  e.  RR )
76 simprr 734 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  ->  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) )
77 fveq2 5687 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( z  =  x  ->  (
( F `  n
) `  z )  =  ( ( F `
 n ) `  x ) )
78 fveq2 5687 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( z  =  x  ->  ( G `  z )  =  ( G `  x ) )
7977, 78oveq12d 6058 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( z  =  x  ->  (
( ( F `  n ) `  z
)  -  ( G `
 z ) )  =  ( ( ( F `  n ) `
 x )  -  ( G `  x ) ) )
8079fveq2d 5691 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( z  =  x  ->  ( abs `  ( ( ( F `  n ) `
 z )  -  ( G `  z ) ) )  =  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  x )  -  ( G `  x ) ) ) )
8180breq1d 4182 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( z  =  x  ->  (
( abs `  (
( ( F `  n ) `  z
)  -  ( G `
 z ) ) )  <  ( r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) )  <->  ( abs `  ( ( ( F `
 n ) `  x )  -  ( G `  x )
) )  <  (
r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) ) ) )
8281rspccva 3011 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) )  /\  x  e.  S )  ->  ( abs `  ( ( ( F `  n ) `
 x )  -  ( G `  x ) ) )  <  (
r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) ) )
8376, 82sylan 458 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  ( n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  /\  x  e.  S )  ->  ( abs `  (
( ( F `  n ) `  x
)  -  ( G `
 x ) ) )  <  ( r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) ) )
8459, 75, 83ltled 9177 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  ( n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  /\  x  e.  S )  ->  ( abs `  (
( ( F `  n ) `  x
)  -  ( G `
 x ) ) )  <_  ( r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) ) )
8560, 74, 59, 75, 84itgle 19654 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  ->  S. S ( abs `  (
( ( F `  n ) `  x
)  -  ( G `
 x ) ) )  _d x  <_  S. S ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) )  _d x )
86 itgconst 19663 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( S  e.  dom  vol  /\  ( vol `  S
)  e.  RR  /\  ( r  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) )  e.  CC )  ->  S. S ( r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) )  _d x  =  ( ( r  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) )  x.  ( vol `  S ) ) )
8770, 67, 71, 86syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  ->  S. S ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) )  _d x  =  ( ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) )  x.  ( vol `  S ) ) )
8885, 87breqtrd 4196 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  ->  S. S ( abs `  (
( ( F `  n ) `  x
)  -  ( G `
 x ) ) )  _d x  <_ 
( ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) )  x.  ( vol `  S ) ) )
8963recnd 9070 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
r  e.  CC )
9067recnd 9070 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( vol `  S
)  e.  CC )
9132adantr 452 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( ( vol `  S
)  +  1 )  e.  RR+ )
9291rpcnd 10606 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( ( vol `  S
)  +  1 )  e.  CC )
9391rpne0d 10609 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( ( vol `  S
)  +  1 )  =/=  0 )
9489, 90, 92, 93div23d 9783 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( ( r  x.  ( vol `  S
) )  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) )  =  ( ( r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) )  x.  ( vol `  S
) ) )
9567ltp1d 9897 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( vol `  S
)  <  ( ( vol `  S )  +  1 ) )
96 peano2re 9195 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( vol `  S )  e.  RR  ->  (
( vol `  S
)  +  1 )  e.  RR )
9767, 96syl 16 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( ( vol `  S
)  +  1 )  e.  RR )
98 rpgt0 10579 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( r  e.  RR+  ->  0  < 
r )
9998ad2antlr 708 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
0  <  r )
100 ltmul2 9817 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( vol `  S
)  e.  RR  /\  ( ( vol `  S
)  +  1 )  e.  RR  /\  (
r  e.  RR  /\  0  <  r ) )  ->  ( ( vol `  S )  <  (
( vol `  S
)  +  1 )  <-> 
( r  x.  ( vol `  S ) )  <  ( r  x.  ( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )
10167, 97, 63, 99, 100syl112anc 1188 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( ( vol `  S
)  <  ( ( vol `  S )  +  1 )  <->  ( r  x.  ( vol `  S
) )  <  (
r  x.  ( ( vol `  S )  +  1 ) ) ) )
10295, 101mpbid 202 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( r  x.  ( vol `  S ) )  <  ( r  x.  ( ( vol `  S
)  +  1 ) ) )
10363, 67remulcld 9072 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( r  x.  ( vol `  S ) )  e.  RR )
104103, 63, 91ltdivmul2d 10652 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( ( ( r  x.  ( vol `  S
) )  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) )  <  r  <->  ( r  x.  ( vol `  S
) )  <  (
r  x.  ( ( vol `  S )  +  1 ) ) ) )
105102, 104mpbird 224 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( ( r  x.  ( vol `  S
) )  /  (
( vol `  S
)  +  1 ) )  <  r )
10694, 105eqbrtrrd 4194 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) )  x.  ( vol `  S ) )  < 
r )
10761, 68, 63, 88, 106lelttrd 9184 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  ->  S. S ( abs `  (
( ( F `  n ) `  x
)  -  ( G `
 x ) ) )  _d x  < 
r )
10858, 61, 63, 64, 107lelttrd 9184 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( abs `  S. S ( ( ( F `  n ) `
 x )  -  ( G `  x ) )  _d x )  <  r )
10954, 108eqbrtrrd 4194 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
n  e.  Z  /\  A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) ) ) )  -> 
( abs `  ( S. S ( ( F `
 n ) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) )  <  r )
110109expr 599 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  n  e.  Z )  ->  ( A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n
) `  z )  -  ( G `  z ) ) )  <  ( r  / 
( ( vol `  S
)  +  1 ) )  ->  ( abs `  ( S. S ( ( F `  n
) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) )  <  r
) )
11135, 110sylan2 461 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  (
j  e.  Z  /\  n  e.  ( ZZ>= `  j ) ) )  ->  ( A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 n ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  (
r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) )  ->  ( abs `  ( S. S ( ( F `
 n ) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) )  <  r ) )
112111anassrs 630 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  j  e.  Z )  /\  n  e.  ( ZZ>=
`  j ) )  ->  ( A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 n ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  (
r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) )  ->  ( abs `  ( S. S ( ( F `
 n ) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) )  <  r ) )
113112ralimdva 2744 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  r  e.  RR+ )  /\  j  e.  Z )  ->  ( A. n  e.  ( ZZ>=
`  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `  n ) `
 z )  -  ( G `  z ) ) )  <  (
r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) )  ->  A. n  e.  (
ZZ>= `  j ) ( abs `  ( S. S ( ( F `
 n ) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) )  <  r ) )
114113reximdva 2778 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  ( E. j  e.  Z  A. n  e.  ( ZZ>= `  j ) A. z  e.  S  ( abs `  ( ( ( F `
 n ) `  z )  -  ( G `  z )
) )  <  (
r  /  ( ( vol `  S )  +  1 ) )  ->  E. j  e.  Z  A. n  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( abs `  ( S. S ( ( F `
 n ) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) )  <  r ) )
11534, 114mpd 15 . . 3  |-  ( (
ph  /\  r  e.  RR+ )  ->  E. j  e.  Z  A. n  e.  ( ZZ>= `  j )
( abs `  ( S. S ( ( F `
 n ) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) )  <  r )
116115ralrimiva 2749 . 2  |-  ( ph  ->  A. r  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. n  e.  ( ZZ>= `  j ) ( abs `  ( S. S ( ( F `  n
) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) )  <  r
)
117 fvex 5701 . . . . . 6  |-  ( ZZ>= `  M )  e.  _V
1181, 117eqeltri 2474 . . . . 5  |-  Z  e. 
_V
119118mptex 5925 . . . 4  |-  ( k  e.  Z  |->  S. S
( ( F `  k ) `  x
)  _d x )  e.  _V
120119a1i 11 . . 3  |-  ( ph  ->  ( k  e.  Z  |->  S. S ( ( F `  k ) `
 x )  _d x )  e.  _V )
121 fveq2 5687 . . . . . . . 8  |-  ( k  =  n  ->  ( F `  k )  =  ( F `  n ) )
122121fveq1d 5689 . . . . . . 7  |-  ( k  =  n  ->  (
( F `  k
) `  x )  =  ( ( F `
 n ) `  x ) )
123122adantr 452 . . . . . 6  |-  ( ( k  =  n  /\  x  e.  S )  ->  ( ( F `  k ) `  x
)  =  ( ( F `  n ) `
 x ) )
124123itgeq2dv 19626 . . . . 5  |-  ( k  =  n  ->  S. S ( ( F `
 k ) `  x )  _d x  =  S. S ( ( F `  n
) `  x )  _d x )
125 eqid 2404 . . . . 5  |-  ( k  e.  Z  |->  S. S
( ( F `  k ) `  x
)  _d x )  =  ( k  e.  Z  |->  S. S ( ( F `  k
) `  x )  _d x )
126 itgex 19615 . . . . 5  |-  S. S
( ( F `  n ) `  x
)  _d x  e. 
_V
127124, 125, 126fvmpt 5765 . . . 4  |-  ( n  e.  Z  ->  (
( k  e.  Z  |->  S. S ( ( F `  k ) `
 x )  _d x ) `  n
)  =  S. S
( ( F `  n ) `  x
)  _d x )
128127adantl 453 . . 3  |-  ( (
ph  /\  n  e.  Z )  ->  (
( k  e.  Z  |->  S. S ( ( F `  k ) `
 x )  _d x ) `  n
)  =  S. S
( ( F `  n ) `  x
)  _d x )
12947, 51itgcl 19628 . . 3  |-  ( ph  ->  S. S ( G `
 x )  _d x  e.  CC )
13039, 44itgcl 19628 . . 3  |-  ( (
ph  /\  n  e.  Z )  ->  S. S ( ( F `
 n ) `  x )  _d x  e.  CC )
1311, 2, 120, 128, 129, 130clim2c 12254 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( k  e.  Z  |->  S. S ( ( F `  k
) `  x )  _d x )  ~~>  S. S
( G `  x
)  _d x  <->  A. r  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. n  e.  ( ZZ>= `  j )
( abs `  ( S. S ( ( F `
 n ) `  x )  _d x  -  S. S ( G `  x )  _d x ) )  <  r ) )
132116, 131mpbird 224 1  |-  ( ph  ->  ( k  e.  Z  |->  S. S ( ( F `  k ) `
 x )  _d x )  ~~>  S. S
( G `  x
)  _d x )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    = wceq 1649    e. wcel 1721   A.wral 2666   E.wrex 2667   _Vcvv 2916    C_ wss 3280   {csn 3774   class class class wbr 4172    e. cmpt 4226    X. cxp 4835   dom cdm 4837    Fn wfn 5408   -->wf 5409   ` cfv 5413  (class class class)co 6040    ^m cmap 6977   CCcc 8944   RRcr 8945   0cc0 8946   1c1 8947    + caddc 8949    x. cmul 8951    < clt 9076    <_ cle 9077    - cmin 9247    / cdiv 9633   ZZcz 10238   ZZ>=cuz 10444   RR+crp 10568   abscabs 11994    ~~> cli 12233   vol *covol 19312   volcvol 19313  MblFncmbf 19459   L ^1cibl 19462   S.citg 19463   ~~> uculm 20245
This theorem is referenced by:  itgulm2  20278
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1662  ax-8 1683  ax-13 1723  ax-14 1725  ax-6 1740  ax-7 1745  ax-11 1757  ax-12 1946  ax-ext 2385  ax-rep 4280  ax-sep 4290  ax-nul 4298  ax-pow 4337  ax-pr 4363  ax-un 4660  ax-inf2 7552  ax-cc 8271  ax-cnex 9002  ax-resscn 9003  ax-1cn 9004  ax-icn 9005  ax-addcl 9006  ax-addrcl 9007  ax-mulcl 9008  ax-mulrcl 9009  ax-mulcom 9010  ax-addass 9011  ax-mulass 9012  ax-distr 9013  ax-i2m1 9014  ax-1ne0 9015  ax-1rid 9016  ax-rnegex 9017  ax-rrecex 9018  ax-cnre 9019  ax-pre-lttri 9020  ax-pre-lttrn 9021  ax-pre-ltadd 9022  ax-pre-mulgt0 9023  ax-pre-sup 9024  ax-addf 9025  ax-mulf 9026
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2258  df-mo 2259  df-clab 2391  df-cleq 2397  df-clel 2400  df-nfc 2529  df-ne 2569  df-nel 2570  df-ral 2671  df-rex 2672  df-reu 2673  df-rmo 2674  df-rab 2675  df-v 2918  df-sbc 3122  df-csb 3212  df-dif 3283  df-un 3285  df-in 3287  df-ss 3294  df-pss 3296  df-nul 3589  df-if 3700  df-pw 3761  df-sn 3780  df-pr 3781  df-tp 3782  df-op 3783  df-uni 3976  df-int 4011  df-iun 4055  df-iin 4056  df-disj 4143  df-br 4173  df-opab 4227  df-mpt 4228  df-tr 4263  df-eprel 4454  df-id 4458  df-po 4463  df-so 4464  df-fr 4501  df-se 4502  df-we 4503  df-ord 4544  df-on 4545  df-lim 4546  df-suc 4547  df-om 4805  df-xp 4843  df-rel 4844  df-cnv 4845  df-co 4846  df-dm 4847  df-rn 4848  df-res 4849  df-ima 4850  df-iota 5377  df-fun 5415  df-fn 5416  df-f 5417  df-f1 5418  df-fo 5419  df-f1o 5420  df-fv 5421  df-isom 5422  df-ov 6043  df-oprab 6044  df-mpt2 6045  df-of 6264  df-ofr 6265  df-1st 6308  df-2nd 6309  df-riota 6508  df-recs 6592  df-rdg 6627  df-1o 6683  df-2o 6684  df-oadd 6687  df-omul 6688  df-er 6864  df-map 6979  df-pm 6980  df-ixp 7023  df-en 7069  df-dom 7070  df-sdom 7071  df-fin 7072  df-fi 7374  df-sup 7404  df-oi 7435  df-card 7782  df-acn 7785  df-cda 8004  df-pnf 9078  df-mnf 9079  df-xr 9080  df-ltxr 9081  df-le 9082  df-sub 9249  df-neg 9250  df-div 9634  df-nn 9957  df-2 10014  df-3 10015  df-4 10016  df-5 10017  df-6 10018  df-7 10019  df-8 10020  df-9 10021  df-10 10022  df-n0 10178  df-z 10239  df-dec 10339  df-uz 10445  df-q 10531  df-rp 10569  df-xneg 10666  df-xadd 10667  df-xmul 10668  df-ioo 10876  df-ioc 10877  df-ico 10878  df-icc 10879  df-fz 11000  df-fzo 11091  df-fl 11157  df-mod 11206  df-seq 11279  df-exp 11338  df-hash 11574  df-cj 11859  df-re 11860  df-im 11861  df-sqr 11995  df-abs 11996  df-limsup 12220  df-clim 12237  df-rlim 12238  df-sum 12435  df-struct 13426  df-ndx 13427  df-slot 13428  df-base 13429  df-sets 13430  df-ress 13431  df-plusg 13497  df-mulr 13498  df-starv 13499  df-sca 13500  df-vsca 13501  df-tset 13503  df-ple 13504  df-ds 13506  df-unif 13507  df-hom 13508  df-cco 13509  df-rest 13605  df-topn 13606  df-topgen 13622  df-pt 13623  df-prds 13626  df-xrs 13681  df-0g 13682  df-gsum 13683  df-qtop 13688  df-imas 13689  df-xps 13691  df-mre 13766  df-mrc 13767  df-acs 13769  df-mnd 14645  df-submnd 14694  df-mulg 14770  df-cntz 15071  df-cmn 15369  df-psmet 16649  df-xmet 16650  df-met 16651  df-bl 16652  df-mopn 16653  df-cnfld 16659  df-top 16918  df-bases 16920  df-topon 16921  df-topsp 16922  df-cn 17245  df-cnp 17246  df-cmp 17404  df-tx 17547  df-hmeo 17740  df-xms 18303  df-ms 18304  df-tms 18305  df-cncf 18861  df-ovol 19314  df-vol 19315  df-mbf 19465  df-itg1 19466  df-itg2 19467  df-ibl 19468  df-itg 19469  df-0p 19515  df-ulm 20246
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