MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  itg2monolem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem itg2monolem2 23419
Description: Lemma for itg2mono 23421. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
itg2mono.1 𝐺 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐹𝑛)‘𝑥)), ℝ, < ))
itg2mono.2 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹𝑛) ∈ MblFn)
itg2mono.3 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹𝑛):ℝ⟶(0[,)+∞))
itg2mono.4 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹𝑛) ∘𝑟 ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1)))
itg2mono.5 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝐹𝑛)‘𝑥) ≤ 𝑦)
itg2mono.6 𝑆 = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))), ℝ*, < )
itg2monolem2.7 (𝜑𝑃 ∈ dom ∫1)
itg2monolem2.8 (𝜑𝑃𝑟𝐺)
itg2monolem2.9 (𝜑 → ¬ (∫1𝑃) ≤ 𝑆)
Assertion
Ref Expression
itg2monolem2 (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝑦,𝐺   𝑃,𝑛,𝑥,𝑦   𝑛,𝐹,𝑥,𝑦   𝜑,𝑛,𝑥,𝑦   𝑆,𝑛,𝑥,𝑦

Proof of Theorem itg2monolem2
StepHypRef Expression
1 itg2mono.6 . . 3 𝑆 = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))), ℝ*, < )
2 itg2mono.3 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹𝑛):ℝ⟶(0[,)+∞))
3 icossicc 12199 . . . . . . . 8 (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)
4 fss 6015 . . . . . . . 8 (((𝐹𝑛):ℝ⟶(0[,)+∞) ∧ (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)) → (𝐹𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞))
52, 3, 4sylancl 693 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞))
6 itg2cl 23400 . . . . . . 7 ((𝐹𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞) → (∫2‘(𝐹𝑛)) ∈ ℝ*)
75, 6syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (∫2‘(𝐹𝑛)) ∈ ℝ*)
8 eqid 2626 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛)))
97, 8fmptd 6341 . . . . 5 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))):ℕ⟶ℝ*)
10 frn 6012 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))):ℕ⟶ℝ* → ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))) ⊆ ℝ*)
119, 10syl 17 . . . 4 (𝜑 → ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))) ⊆ ℝ*)
12 supxrcl 12085 . . . 4 (ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))) ⊆ ℝ* → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
1311, 12syl 17 . . 3 (𝜑 → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
141, 13syl5eqel 2708 . 2 (𝜑𝑆 ∈ ℝ*)
15 itg2monolem2.7 . . 3 (𝜑𝑃 ∈ dom ∫1)
16 itg1cl 23353 . . 3 (𝑃 ∈ dom ∫1 → (∫1𝑃) ∈ ℝ)
1715, 16syl 17 . 2 (𝜑 → (∫1𝑃) ∈ ℝ)
18 mnfxr 10041 . . . 4 -∞ ∈ ℝ*
1918a1i 11 . . 3 (𝜑 → -∞ ∈ ℝ*)
20 1nn 10976 . . . . 5 1 ∈ ℕ
215ralrimiva 2965 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐹𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞))
22 fveq2 6150 . . . . . . 7 (𝑛 = 1 → (𝐹𝑛) = (𝐹‘1))
2322feq1d 5989 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → ((𝐹𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞) ↔ (𝐹‘1):ℝ⟶(0[,]+∞)))
2423rspcv 3296 . . . . 5 (1 ∈ ℕ → (∀𝑛 ∈ ℕ (𝐹𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞) → (𝐹‘1):ℝ⟶(0[,]+∞)))
2520, 21, 24mpsyl 68 . . . 4 (𝜑 → (𝐹‘1):ℝ⟶(0[,]+∞))
26 itg2cl 23400 . . . 4 ((𝐹‘1):ℝ⟶(0[,]+∞) → (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ℝ*)
2725, 26syl 17 . . 3 (𝜑 → (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ℝ*)
28 itg2ge0 23403 . . . . 5 ((𝐹‘1):ℝ⟶(0[,]+∞) → 0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1)))
2925, 28syl 17 . . . 4 (𝜑 → 0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1)))
30 mnflt0 11903 . . . . 5 -∞ < 0
31 0xr 10031 . . . . . . 7 0 ∈ ℝ*
32 xrltletr 11932 . . . . . . 7 ((-∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ* ∧ (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ℝ*) → ((-∞ < 0 ∧ 0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1))) → -∞ < (∫2‘(𝐹‘1))))
3318, 31, 32mp3an12 1411 . . . . . 6 ((∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ℝ* → ((-∞ < 0 ∧ 0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1))) → -∞ < (∫2‘(𝐹‘1))))
3427, 33syl 17 . . . . 5 (𝜑 → ((-∞ < 0 ∧ 0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1))) → -∞ < (∫2‘(𝐹‘1))))
3530, 34mpani 711 . . . 4 (𝜑 → (0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1)) → -∞ < (∫2‘(𝐹‘1))))
3629, 35mpd 15 . . 3 (𝜑 → -∞ < (∫2‘(𝐹‘1)))
3722fveq2d 6154 . . . . . . . 8 (𝑛 = 1 → (∫2‘(𝐹𝑛)) = (∫2‘(𝐹‘1)))
38 fvex 6160 . . . . . . . 8 (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ V
3937, 8, 38fvmpt 6240 . . . . . . 7 (1 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛)))‘1) = (∫2‘(𝐹‘1)))
4020, 39ax-mp 5 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛)))‘1) = (∫2‘(𝐹‘1))
41 ffn 6004 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))):ℕ⟶ℝ* → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))) Fn ℕ)
429, 41syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))) Fn ℕ)
43 fnfvelrn 6313 . . . . . . 7 (((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))) Fn ℕ ∧ 1 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛)))‘1) ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))))
4442, 20, 43sylancl 693 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛)))‘1) ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))))
4540, 44syl5eqelr 2709 . . . . 5 (𝜑 → (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))))
46 supxrub 12094 . . . . 5 ((ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))) ⊆ ℝ* ∧ (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛)))) → (∫2‘(𝐹‘1)) ≤ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))), ℝ*, < ))
4711, 45, 46syl2anc 692 . . . 4 (𝜑 → (∫2‘(𝐹‘1)) ≤ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹𝑛))), ℝ*, < ))
4847, 1syl6breqr 4660 . . 3 (𝜑 → (∫2‘(𝐹‘1)) ≤ 𝑆)
4919, 27, 14, 36, 48xrltletrd 11936 . 2 (𝜑 → -∞ < 𝑆)
50 itg2monolem2.9 . . . 4 (𝜑 → ¬ (∫1𝑃) ≤ 𝑆)
5117rexrd 10034 . . . . 5 (𝜑 → (∫1𝑃) ∈ ℝ*)
52 xrltnle 10050 . . . . 5 ((𝑆 ∈ ℝ* ∧ (∫1𝑃) ∈ ℝ*) → (𝑆 < (∫1𝑃) ↔ ¬ (∫1𝑃) ≤ 𝑆))
5314, 51, 52syl2anc 692 . . . 4 (𝜑 → (𝑆 < (∫1𝑃) ↔ ¬ (∫1𝑃) ≤ 𝑆))
5450, 53mpbird 247 . . 3 (𝜑𝑆 < (∫1𝑃))
55 xrltle 11926 . . . 4 ((𝑆 ∈ ℝ* ∧ (∫1𝑃) ∈ ℝ*) → (𝑆 < (∫1𝑃) → 𝑆 ≤ (∫1𝑃)))
5614, 51, 55syl2anc 692 . . 3 (𝜑 → (𝑆 < (∫1𝑃) → 𝑆 ≤ (∫1𝑃)))
5754, 56mpd 15 . 2 (𝜑𝑆 ≤ (∫1𝑃))
58 xrre 11942 . 2 (((𝑆 ∈ ℝ* ∧ (∫1𝑃) ∈ ℝ) ∧ (-∞ < 𝑆𝑆 ≤ (∫1𝑃))) → 𝑆 ∈ ℝ)
5914, 17, 49, 57, 58syl22anc 1324 1 (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 384   = wceq 1480  wcel 1992  wral 2912  wrex 2913  wss 3560   class class class wbr 4618  cmpt 4678  dom cdm 5079  ran crn 5080   Fn wfn 5845  wf 5846  cfv 5850  (class class class)co 6605  𝑟 cofr 6850  supcsup 8291  cr 9880  0cc0 9881  1c1 9882   + caddc 9884  +∞cpnf 10016  -∞cmnf 10017  *cxr 10018   < clt 10019  cle 10020  cn 10965  [,)cico 12116  [,]cicc 12117  MblFncmbf 23284  1citg1 23285  2citg2 23286
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
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-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-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-n0 11238  df-z 11323  df-uz 11632  df-q 11733  df-rp 11777  df-xadd 11891  df-ioo 12118  df-ico 12120  df-icc 12121  df-fz 12266  df-fzo 12404  df-fl 12530  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-sum 14346  df-xmet 19653  df-met 19654  df-ovol 23135  df-vol 23136  df-mbf 23289  df-itg1 23290  df-itg2 23291
This theorem is referenced by:  itg2monolem3  23420
  Copyright terms: Public domain W3C validator