Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  3factsumint1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 3factsumint1 43262
Description: Move constants out of integrals or sums and/or commute sum and integral. (Contributed by metakunt, 26-Apr-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
3factsumint1.1 𝐴 = (𝐿[,]𝑈)
3factsumint1.2 (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
3factsumint1.3 (𝜑 → 𝐿 ∈ ℝ)
3factsumint1.4 (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
3factsumint1.5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐹 ∈ ℂ)
3factsumint1.6 (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ (𝐴–cn→ℂ))
3factsumint1.7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → 𝐺 ∈ ℂ)
3factsumint1.8 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵)) → 𝐻 ∈ ℂ)
3factsumint1.9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐻) ∈ (𝐴–cn→ℂ))
Assertion
Ref Expression
3factsumint1 (𝜑 → ∫𝐴Σ𝑘 ∈ 𝐵 (𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥 = Σ𝑘 ∈ 𝐵 ∫𝐴(𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥)
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘,𝑥   𝐵,𝑘,𝑥   𝑥,𝐺   𝜑,𝑘,𝑥
Allowed substitution hints:   𝑈(𝑥, 𝑘)   𝐹(𝑥, 𝑘)   𝐺(𝑘)   𝐻(𝑥, 𝑘)   𝐿(𝑥, 𝑘)

Proof of Theorem 3factsumint1
Dummy variables 𝑞 𝑟 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 3factsumint1.1 . . . 4 𝐴 = (𝐿[,]𝑈)
2 3factsumint1.3 . . . . 5 (𝜑 → 𝐿 ∈ ℝ)
3 3factsumint1.4 . . . . 5 (𝜑 → 𝑈 ∈ ℝ)
4 iccmbl 25914 . . . . 5 ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑈 ∈ ℝ) → (𝐿[,]𝑈) ∈ dom vol)
52, 3, 4syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → (𝐿[,]𝑈) ∈ dom vol)
61, 5eqeltrid 2868 . . 3 (𝜑 → 𝐴 ∈ dom vol)
7 3factsumint1.2 . . 3 (𝜑 → 𝐵 ∈ Fin)
8 3factsumint1.5 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐹 ∈ ℂ)
98adantrr 730 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵)) → 𝐹 ∈ ℂ)
10 3factsumint1.7 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → 𝐺 ∈ ℂ)
1110adantrl 729 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵)) → 𝐺 ∈ ℂ)
12 3factsumint1.8 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵)) → 𝐻 ∈ ℂ)
1311, 12mulcld 11353 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵)) → (𝐺 · 𝐻) ∈ ℂ)
149, 13mulcld 11353 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵)) → (𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) ∈ ℂ)
15 ovex 7473 . . . . . . 7 (𝐿[,]𝑈) ∈ V
161, 15eqeltri 2860 . . . . . 6 𝐴 ∈ V
1716a1i 11 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → 𝐴 ∈ V)
189anass1rs 668 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐹 ∈ ℂ)
1913anass1rs 668 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → (𝐺 · 𝐻) ∈ ℂ)
20 eqidd 2764 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹))
21 eqidd 2764 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)) = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)))
2217, 18, 19, 20, 21offval2 7734 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → ((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∘f · (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻))) = (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐹 · (𝐺 · 𝐻))))
23 3factsumint1.6 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ (𝐴–cn→ℂ))
24 cnmbf 26007 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ dom vol ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ (𝐴–cn→ℂ)) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ MblFn)
256, 23, 24syl2anc 596 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ MblFn)
2625adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ MblFn)
2712anass1rs 668 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) ∧ 𝑥 ∈ 𝐴) → 𝐻 ∈ ℂ)
282adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → 𝐿 ∈ ℝ)
293adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → 𝑈 ∈ ℝ)
30 3factsumint1.9 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐻) ∈ (𝐴–cn→ℂ))
311oveq1i 7450 . . . . . . . . 9 (𝐴–cn→ℂ) = ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ)
3231eleq2i 2856 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐻) ∈ (𝐴–cn→ℂ) ↔ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐻) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
3330, 32sylib 221 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐻) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
34 cnicciblnc 26190 . . . . . . 7 ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑈 ∈ ℝ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐻) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ)) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐻) ∈ 𝐿1)
3528, 29, 33, 34syl3anc 1399 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐻) ∈ 𝐿1)
3610, 27, 35iblmulc2 26178 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)) ∈ 𝐿1)
3731eleq2i 2856 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ (𝐴–cn→ℂ) ↔ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
3823, 37sylib 221 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
39 cniccbdd 25809 . . . . . . . 8 ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑈 ∈ ℝ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ)) → ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞)
402, 3, 38, 39syl3anc 1399 . . . . . . 7 (𝜑 → ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞)
4140adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞)
428ralrimiva 3158 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐹 ∈ ℂ)
43 dmmptg 6255 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥 ∈ 𝐴 𝐹 ∈ ℂ → dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) = 𝐴)
4442, 43syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) = 𝐴)
4544, 1eqtrdi 2814 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) = (𝐿[,]𝑈))
4645raleqdv 3323 . . . . . . . 8 (𝜑 → (∀𝑟 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞 ↔ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞))
4746rexbidv 3190 . . . . . . 7 (𝜑 → (∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞 ↔ ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞))
4847adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → (∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞 ↔ ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞))
4941, 48mpbird 260 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞)
50 bddmulibl 26186 . . . . 5 (((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∈ MblFn ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)) ∈ 𝐿1 ∧ ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)(abs‘((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞) → ((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∘f · (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻))) ∈ 𝐿1)
5126, 36, 49, 50syl3anc 1399 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → ((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐹) ∘f · (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻))) ∈ 𝐿1)
5222, 51eqeltrrd 2865 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ 𝐴 ↦ (𝐹 · (𝐺 · 𝐻))) ∈ 𝐿1)
536, 7, 14, 52itgfsum 26174 . 2 (𝜑 → ((𝑥 ∈ 𝐴 ↦ Σ𝑘 ∈ 𝐵 (𝐹 · (𝐺 · 𝐻))) ∈ 𝐿1 ∧ ∫𝐴Σ𝑘 ∈ 𝐵 (𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥 = Σ𝑘 ∈ 𝐵 ∫𝐴(𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥))
5453simprd 501 1 (𝜑 → ∫𝐴Σ𝑘 ∈ 𝐵 (𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥 = Σ𝑘 ∈ 𝐵 ∫𝐴(𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  Vcvv 3454   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  dom cdm 5655  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440   ∘f cof 7712  Fincfn 8998  ℂcc 11222  ℝcr 11223   · cmul 11229   ≤ cle 11368  [,]cicc 13503  abscabs 15427  Σcsu 15879  –cn→ccncf 25224  volcvol 25811  MblFncmbf 25962  𝐿1cibl 25965  ∫citg 25966
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-inf2 9666  ax-cc 10537  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302  ax-addf 11303
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-disj 5074  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-isom 6564  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-of 7714  df-ofr 7715  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-supp 8202  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-2o 8502  df-oadd 8505  df-omul 8506  df-er 8742  df-map 8874  df-pm 8875  df-ixp 8951  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-fsupp 9379  df-fi 9427  df-sup 9458  df-inf 9459  df-oi 9528  df-dju 10006  df-card 10044  df-acn 10047  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-div 11998  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-4 12431  df-5 12432  df-6 12433  df-7 12434  df-8 12435  df-9 12436  df-n0 12631  df-z 12718  df-dec 12839  df-uz 12990  df-q 13100  df-rp 13145  df-xneg 13265  df-xadd 13266  df-xmul 13267  df-ioo 13504  df-ioc 13505  df-ico 13506  df-icc 13507  df-fz 13664  df-fzo 13813  df-fl 13956  df-mod 14034  df-seq 14169  df-exp 14229  df-hash 14499  df-cj 15292  df-re 15293  df-im 15294  df-sqrt 15428  df-abs 15429  df-limsup 15664  df-clim 15681  df-rlim 15682  df-sum 15880  df-struct 17351  df-sets 17368  df-slot 17386  df-ndx 17398  df-base 17414  df-ress 17435  df-plusg 17467  df-mulr 17468  df-starv 17469  df-sca 17470  df-vsca 17471  df-ip 17472  df-tset 17473  df-ple 17474  df-ds 17476  df-unif 17477  df-hom 17478  df-cco 17479  df-rest 17619  df-topn 17620  df-0g 17638  df-gsum 17639  df-topgen 17640  df-pt 17641  df-prds 17644  df-xrs 17700  df-qtop 17705  df-imas 17706  df-xps 17708  df-mre 17782  df-mrc 17783  df-acs 17785  df-mgm 18842  df-sgrp 18934  df-mnd 18950  df-submnd 19005  df-mulg 19304  df-cntz 19558  df-cmn 20023  df-psmet 21697  df-xmet 21698  df-met 21699  df-bl 21700  df-mopn 21701  df-cnfld 21706  df-top 23239  df-topon 23256  df-topsp 23278  df-bases 23291  df-cn 23572  df-cnp 23573  df-cmp 23732  df-tx 23908  df-hmeo 24101  df-xms 24666  df-ms 24667  df-tms 24668  df-cncf 25226  df-ovol 25812  df-vol 25813  df-mbf 25967  df-itg1 25968  df-itg2 25969  df-ibl 25970  df-itg 25971  df-0p 26018
This theorem is used by:  3factsumint  43266
  Copyright terms: Public domain W3C validator