Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ftc1lem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ftc1lem1 23697
 Description: Lemma for ftc1a 23699 and ftc1 23704. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
ftc1.g 𝐺 = (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↦ ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡)
ftc1.a (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
ftc1.b (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
ftc1.le (𝜑𝐴𝐵)
ftc1.s (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝐷)
ftc1.d (𝜑𝐷 ⊆ ℝ)
ftc1.i (𝜑𝐹 ∈ 𝐿1)
ftc1a.f (𝜑𝐹:𝐷⟶ℂ)
ftc1lem1.x (𝜑𝑋 ∈ (𝐴[,]𝐵))
ftc1lem1.y (𝜑𝑌 ∈ (𝐴[,]𝐵))
Assertion
Ref Expression
ftc1lem1 ((𝜑𝑋𝑌) → ((𝐺𝑌) − (𝐺𝑋)) = ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑡,𝐷   𝑡,𝐴,𝑥   𝑡,𝐵,𝑥   𝑡,𝑋,𝑥   𝜑,𝑡,𝑥   𝑡,𝑌,𝑥   𝑡,𝐹,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐺(𝑥,𝑡)

Proof of Theorem ftc1lem1
StepHypRef Expression
1 ftc1lem1.y . . . . . 6 (𝜑𝑌 ∈ (𝐴[,]𝐵))
2 oveq2 6613 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑌 → (𝐴(,)𝑥) = (𝐴(,)𝑌))
3 itgeq1 23440 . . . . . . . 8 ((𝐴(,)𝑥) = (𝐴(,)𝑌) → ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡 = ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
42, 3syl 17 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑌 → ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡 = ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
5 ftc1.g . . . . . . 7 𝐺 = (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↦ ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡)
6 itgex 23438 . . . . . . 7 ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡 ∈ V
74, 5, 6fvmpt 6240 . . . . . 6 (𝑌 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (𝐺𝑌) = ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
81, 7syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (𝐺𝑌) = ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
98adantr 481 . . . 4 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝐺𝑌) = ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
10 ftc1.a . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
1110adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝐴 ∈ ℝ)
12 ftc1.b . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
13 iccssre 12194 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
1410, 12, 13syl2anc 692 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
1514, 1sseldd 3589 . . . . . 6 (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
1615adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝑌 ∈ ℝ)
17 ftc1lem1.x . . . . . . . 8 (𝜑𝑋 ∈ (𝐴[,]𝐵))
1814, 17sseldd 3589 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
1918adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝑋 ∈ ℝ)
20 elicc2 12177 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝐵)))
2110, 12, 20syl2anc 692 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝐵)))
2217, 21mpbid 222 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝐵))
2322simp2d 1072 . . . . . . 7 (𝜑𝐴𝑋)
2423adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝐴𝑋)
25 simpr 477 . . . . . 6 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝑋𝑌)
26 elicc2 12177 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑌 ∈ ℝ) → (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝑌) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑌)))
2710, 15, 26syl2anc 692 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝑌) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑌)))
2827adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝑌) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑌)))
2919, 24, 25, 28mpbir3and 1243 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝑋 ∈ (𝐴[,]𝑌))
3012rexrd 10034 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐵 ∈ ℝ*)
31 elicc2 12177 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝑌 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝑌 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑌𝑌𝐵)))
3210, 12, 31syl2anc 692 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑌 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝑌 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑌𝑌𝐵)))
331, 32mpbid 222 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑌 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑌𝑌𝐵))
3433simp3d 1073 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑌𝐵)
35 iooss2 12150 . . . . . . . . . 10 ((𝐵 ∈ ℝ*𝑌𝐵) → (𝐴(,)𝑌) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
3630, 34, 35syl2anc 692 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴(,)𝑌) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
37 ftc1.s . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝐷)
3836, 37sstrd 3598 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴(,)𝑌) ⊆ 𝐷)
3938adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝐴(,)𝑌) ⊆ 𝐷)
4039sselda 3588 . . . . . 6 (((𝜑𝑋𝑌) ∧ 𝑡 ∈ (𝐴(,)𝑌)) → 𝑡𝐷)
41 ftc1a.f . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:𝐷⟶ℂ)
4241ffvelrnda 6316 . . . . . . 7 ((𝜑𝑡𝐷) → (𝐹𝑡) ∈ ℂ)
4342adantlr 750 . . . . . 6 (((𝜑𝑋𝑌) ∧ 𝑡𝐷) → (𝐹𝑡) ∈ ℂ)
4440, 43syldan 487 . . . . 5 (((𝜑𝑋𝑌) ∧ 𝑡 ∈ (𝐴(,)𝑌)) → (𝐹𝑡) ∈ ℂ)
4522simp3d 1073 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑋𝐵)
46 iooss2 12150 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℝ*𝑋𝐵) → (𝐴(,)𝑋) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
4730, 45, 46syl2anc 692 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴(,)𝑋) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
4847, 37sstrd 3598 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴(,)𝑋) ⊆ 𝐷)
49 ioombl 23235 . . . . . . . 8 (𝐴(,)𝑋) ∈ dom vol
5049a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴(,)𝑋) ∈ dom vol)
51 fvex 6160 . . . . . . . 8 (𝐹𝑡) ∈ V
5251a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑𝑡𝐷) → (𝐹𝑡) ∈ V)
5341feqmptd 6207 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹 = (𝑡𝐷 ↦ (𝐹𝑡)))
54 ftc1.i . . . . . . . 8 (𝜑𝐹 ∈ 𝐿1)
5553, 54eqeltrrd 2705 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑡𝐷 ↦ (𝐹𝑡)) ∈ 𝐿1)
5648, 50, 52, 55iblss 23472 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑡 ∈ (𝐴(,)𝑋) ↦ (𝐹𝑡)) ∈ 𝐿1)
5756adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝑡 ∈ (𝐴(,)𝑋) ↦ (𝐹𝑡)) ∈ 𝐿1)
5810rexrd 10034 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ ℝ*)
59 iooss1 12149 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℝ*𝐴𝑋) → (𝑋(,)𝑌) ⊆ (𝐴(,)𝑌))
6058, 23, 59syl2anc 692 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑋(,)𝑌) ⊆ (𝐴(,)𝑌))
6160, 36sstrd 3598 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋(,)𝑌) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
6261, 37sstrd 3598 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋(,)𝑌) ⊆ 𝐷)
63 ioombl 23235 . . . . . . . 8 (𝑋(,)𝑌) ∈ dom vol
6463a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋(,)𝑌) ∈ dom vol)
6562, 64, 52, 55iblss 23472 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑡 ∈ (𝑋(,)𝑌) ↦ (𝐹𝑡)) ∈ 𝐿1)
6665adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝑡 ∈ (𝑋(,)𝑌) ↦ (𝐹𝑡)) ∈ 𝐿1)
6711, 16, 29, 44, 57, 66itgsplitioo 23505 . . . 4 ((𝜑𝑋𝑌) → ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡 = (∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 + ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡))
689, 67eqtrd 2660 . . 3 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝐺𝑌) = (∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 + ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡))
69 oveq2 6613 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑋 → (𝐴(,)𝑥) = (𝐴(,)𝑋))
70 itgeq1 23440 . . . . . . 7 ((𝐴(,)𝑥) = (𝐴(,)𝑋) → ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡 = ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡)
7169, 70syl 17 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡 = ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡)
72 itgex 23438 . . . . . 6 ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 ∈ V
7371, 5, 72fvmpt 6240 . . . . 5 (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (𝐺𝑋) = ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡)
7417, 73syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝐺𝑋) = ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡)
7574adantr 481 . . 3 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝐺𝑋) = ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡)
7668, 75oveq12d 6623 . 2 ((𝜑𝑋𝑌) → ((𝐺𝑌) − (𝐺𝑋)) = ((∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 + ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡) − ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡))
7751a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑡 ∈ (𝐴(,)𝑋)) → (𝐹𝑡) ∈ V)
7877, 56itgcl 23451 . . . 4 (𝜑 → ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 ∈ ℂ)
7962sselda 3588 . . . . . 6 ((𝜑𝑡 ∈ (𝑋(,)𝑌)) → 𝑡𝐷)
8079, 42syldan 487 . . . . 5 ((𝜑𝑡 ∈ (𝑋(,)𝑌)) → (𝐹𝑡) ∈ ℂ)
8180, 65itgcl 23451 . . . 4 (𝜑 → ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡 ∈ ℂ)
8278, 81pncan2d 10339 . . 3 (𝜑 → ((∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 + ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡) − ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡) = ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
8382adantr 481 . 2 ((𝜑𝑋𝑌) → ((∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 + ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡) − ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡) = ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
8476, 83eqtrd 2660 1 ((𝜑𝑋𝑌) → ((𝐺𝑌) − (𝐺𝑋)) = ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 384   ∧ w3a 1036   = wceq 1480   ∈ wcel 1992  Vcvv 3191   ⊆ wss 3560   class class class wbr 4618   ↦ cmpt 4678  dom cdm 5079  ⟶wf 5846  ‘cfv 5850  (class class class)co 6605  ℂcc 9879  ℝcr 9880   + caddc 9884  ℝ*cxr 10018   ≤ cle 10020   − cmin 10211  (,)cioo 12114  [,]cicc 12117  volcvol 23134  𝐿1cibl 23287  ∫citg 23288 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1841  ax-6 1890  ax-7 1937  ax-8 1994  ax-9 2001  ax-10 2021  ax-11 2036  ax-12 2049  ax-13 2250  ax-ext 2606  ax-rep 4736  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6903  ax-inf2 8483  ax-cnex 9937  ax-resscn 9938  ax-1cn 9939  ax-icn 9940  ax-addcl 9941  ax-addrcl 9942  ax-mulcl 9943  ax-mulrcl 9944  ax-mulcom 9945  ax-addass 9946  ax-mulass 9947  ax-distr 9948  ax-i2m1 9949  ax-1ne0 9950  ax-1rid 9951  ax-rnegex 9952  ax-rrecex 9953  ax-cnre 9954  ax-pre-lttri 9955  ax-pre-lttrn 9956  ax-pre-ltadd 9957  ax-pre-mulgt0 9958  ax-pre-sup 9959  ax-addf 9960 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-fal 1486  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1883  df-eu 2478  df-mo 2479  df-clab 2613  df-cleq 2619  df-clel 2622  df-nfc 2756  df-ne 2797  df-nel 2900  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3193  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-tp 4158  df-op 4160  df-uni 4408  df-int 4446  df-iun 4492  df-disj 4589  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-tr 4718  df-eprel 4990  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-fr 5038  df-se 5039  df-we 5040  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-pred 5642  df-ord 5688  df-on 5689  df-lim 5690  df-suc 5691  df-iota 5813  df-fun 5852  df-fn 5853  df-f 5854  df-f1 5855  df-fo 5856  df-f1o 5857  df-fv 5858  df-isom 5859  df-riota 6566  df-ov 6608  df-oprab 6609  df-mpt2 6610  df-of 6851  df-ofr 6852  df-om 7014  df-1st 7116  df-2nd 7117  df-wrecs 7353  df-recs 7414  df-rdg 7452  df-1o 7506  df-2o 7507  df-oadd 7510  df-er 7688  df-map 7805  df-pm 7806  df-en 7901  df-dom 7902  df-sdom 7903  df-fin 7904  df-fi 8262  df-sup 8293  df-inf 8294  df-oi 8360  df-card 8710  df-cda 8935  df-pnf 10021  df-mnf 10022  df-xr 10023  df-ltxr 10024  df-le 10025  df-sub 10213  df-neg 10214  df-div 10630  df-nn 10966  df-2 11024  df-3 11025  df-4 11026  df-n0 11238  df-z 11323  df-uz 11632  df-q 11733  df-rp 11777  df-xneg 11890  df-xadd 11891  df-xmul 11892  df-ioo 12118  df-ico 12120  df-icc 12121  df-fz 12266  df-fzo 12404  df-fl 12530  df-mod 12606  df-seq 12739  df-exp 12798  df-hash 13055  df-cj 13768  df-re 13769  df-im 13770  df-sqrt 13904  df-abs 13905  df-clim 14148  df-rlim 14149  df-sum 14346  df-rest 15999  df-topgen 16020  df-psmet 19652  df-xmet 19653  df-met 19654  df-bl 19655  df-mopn 19656  df-top 20616  df-bases 20617  df-topon 20618  df-cmp 21095  df-ovol 23135  df-vol 23136  df-mbf 23289  df-itg1 23290  df-itg2 23291  df-ibl 23292  df-itg 23293  df-0p 23338 This theorem is referenced by:  ftc1a  23699  ftc1lem4  23701  ftc1cnnclem  33082
 Copyright terms: Public domain W3C validator