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 42113
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 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
3factsumint1.3 (𝜑𝐿 ∈ ℝ)
3factsumint1.4 (𝜑𝑈 ∈ ℝ)
3factsumint1.5 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐹 ∈ ℂ)
3factsumint1.6 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐹) ∈ (𝐴cn→ℂ))
3factsumint1.7 ((𝜑𝑘𝐵) → 𝐺 ∈ ℂ)
3factsumint1.8 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → 𝐻 ∈ ℂ)
3factsumint1.9 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴𝐻) ∈ (𝐴cn→ℂ))
Assertion
Ref Expression
3factsumint1 (𝜑 → ∫𝐴Σ𝑘𝐵 (𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥 = Σ𝑘𝐵𝐴(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 (𝜑𝐿 ∈ ℝ)
3 3factsumint1.4 . . . . 5 (𝜑𝑈 ∈ ℝ)
4 iccmbl 25494 . . . . 5 ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑈 ∈ ℝ) → (𝐿[,]𝑈) ∈ dom vol)
52, 3, 4syl2anc 584 . . . 4 (𝜑 → (𝐿[,]𝑈) ∈ dom vol)
61, 5eqeltrid 2835 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ dom vol)
7 3factsumint1.2 . . 3 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
8 3factsumint1.5 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐹 ∈ ℂ)
98adantrr 717 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → 𝐹 ∈ ℂ)
10 3factsumint1.7 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝐵) → 𝐺 ∈ ℂ)
1110adantrl 716 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → 𝐺 ∈ ℂ)
12 3factsumint1.8 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → 𝐻 ∈ ℂ)
1311, 12mulcld 11132 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → (𝐺 · 𝐻) ∈ ℂ)
149, 13mulcld 11132 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → (𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) ∈ ℂ)
15 ovex 7379 . . . . . . 7 (𝐿[,]𝑈) ∈ V
161, 15eqeltri 2827 . . . . . 6 𝐴 ∈ V
1716a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → 𝐴 ∈ V)
189anass1rs 655 . . . . 5 (((𝜑𝑘𝐵) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐹 ∈ ℂ)
1913anass1rs 655 . . . . 5 (((𝜑𝑘𝐵) ∧ 𝑥𝐴) → (𝐺 · 𝐻) ∈ ℂ)
20 eqidd 2732 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴𝐹) = (𝑥𝐴𝐹))
21 eqidd 2732 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)) = (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)))
2217, 18, 19, 20, 21offval2 7630 . . . 4 ((𝜑𝑘𝐵) → ((𝑥𝐴𝐹) ∘f · (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻))) = (𝑥𝐴 ↦ (𝐹 · (𝐺 · 𝐻))))
23 3factsumint1.6 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐹) ∈ (𝐴cn→ℂ))
24 cnmbf 25587 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ dom vol ∧ (𝑥𝐴𝐹) ∈ (𝐴cn→ℂ)) → (𝑥𝐴𝐹) ∈ MblFn)
256, 23, 24syl2anc 584 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐹) ∈ MblFn)
2625adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴𝐹) ∈ MblFn)
2712anass1rs 655 . . . . . 6 (((𝜑𝑘𝐵) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐻 ∈ ℂ)
282adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝐵) → 𝐿 ∈ ℝ)
293adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝐵) → 𝑈 ∈ ℝ)
30 3factsumint1.9 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴𝐻) ∈ (𝐴cn→ℂ))
311oveq1i 7356 . . . . . . . . 9 (𝐴cn→ℂ) = ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ)
3231eleq2i 2823 . . . . . . . 8 ((𝑥𝐴𝐻) ∈ (𝐴cn→ℂ) ↔ (𝑥𝐴𝐻) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
3330, 32sylib 218 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴𝐻) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
34 cnicciblnc 25771 . . . . . . 7 ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑈 ∈ ℝ ∧ (𝑥𝐴𝐻) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ)) → (𝑥𝐴𝐻) ∈ 𝐿1)
3528, 29, 33, 34syl3anc 1373 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴𝐻) ∈ 𝐿1)
3610, 27, 35iblmulc2 25759 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)) ∈ 𝐿1)
3731eleq2i 2823 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝐴𝐹) ∈ (𝐴cn→ℂ) ↔ (𝑥𝐴𝐹) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
3823, 37sylib 218 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐹) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
39 cniccbdd 25389 . . . . . . . 8 ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑈 ∈ ℝ ∧ (𝑥𝐴𝐹) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ)) → ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞)
402, 3, 38, 39syl3anc 1373 . . . . . . 7 (𝜑 → ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞)
4140adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝐵) → ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞)
428ralrimiva 3124 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑥𝐴 𝐹 ∈ ℂ)
43 dmmptg 6189 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥𝐴 𝐹 ∈ ℂ → dom (𝑥𝐴𝐹) = 𝐴)
4442, 43syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → dom (𝑥𝐴𝐹) = 𝐴)
4544, 1eqtrdi 2782 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥𝐴𝐹) = (𝐿[,]𝑈))
4645raleqdv 3292 . . . . . . . 8 (𝜑 → (∀𝑟 ∈ dom (𝑥𝐴𝐹)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞 ↔ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞))
4746rexbidv 3156 . . . . . . 7 (𝜑 → (∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ dom (𝑥𝐴𝐹)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞 ↔ ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞))
4847adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝐵) → (∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ dom (𝑥𝐴𝐹)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞 ↔ ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞))
4941, 48mpbird 257 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ dom (𝑥𝐴𝐹)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞)
50 bddmulibl 25767 . . . . 5 (((𝑥𝐴𝐹) ∈ MblFn ∧ (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)) ∈ 𝐿1 ∧ ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ dom (𝑥𝐴𝐹)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞) → ((𝑥𝐴𝐹) ∘f · (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻))) ∈ 𝐿1)
5126, 36, 49, 50syl3anc 1373 . . . 4 ((𝜑𝑘𝐵) → ((𝑥𝐴𝐹) ∘f · (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻))) ∈ 𝐿1)
5222, 51eqeltrrd 2832 . . 3 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴 ↦ (𝐹 · (𝐺 · 𝐻))) ∈ 𝐿1)
536, 7, 14, 52itgfsum 25755 . 2 (𝜑 → ((𝑥𝐴 ↦ Σ𝑘𝐵 (𝐹 · (𝐺 · 𝐻))) ∈ 𝐿1 ∧ ∫𝐴Σ𝑘𝐵 (𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥 = Σ𝑘𝐵𝐴(𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥))
5453simprd 495 1 (𝜑 → ∫𝐴Σ𝑘𝐵 (𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥 = Σ𝑘𝐵𝐴(𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) d𝑥)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1541  wcel 2111  wral 3047  wrex 3056  Vcvv 3436   class class class wbr 5089  cmpt 5170  dom cdm 5614  cfv 6481  (class class class)co 7346  f cof 7608  Fincfn 8869  cc 11004  cr 11005   · cmul 11011  cle 11147  [,]cicc 13248  abscabs 15141  Σcsu 15593  cnccncf 24796  volcvol 25391  MblFncmbf 25542  𝐿1cibl 25545  citg 25546
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7668  ax-inf2 9531  ax-cc 10326  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083  ax-pre-sup 11084  ax-addf 11085
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3917  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-tp 4578  df-op 4580  df-uni 4857  df-int 4896  df-iun 4941  df-iin 4942  df-disj 5057  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-tr 5197  df-id 5509  df-eprel 5514  df-po 5522  df-so 5523  df-fr 5567  df-se 5568  df-we 5569  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-isom 6490  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-of 7610  df-ofr 7611  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8091  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-1o 8385  df-2o 8386  df-oadd 8389  df-omul 8390  df-er 8622  df-map 8752  df-pm 8753  df-ixp 8822  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-fin 8873  df-fsupp 9246  df-fi 9295  df-sup 9326  df-inf 9327  df-oi 9396  df-dju 9794  df-card 9832  df-acn 9835  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-div 11775  df-nn 12126  df-2 12188  df-3 12189  df-4 12190  df-5 12191  df-6 12192  df-7 12193  df-8 12194  df-9 12195  df-n0 12382  df-z 12469  df-dec 12589  df-uz 12733  df-q 12847  df-rp 12891  df-xneg 13011  df-xadd 13012  df-xmul 13013  df-ioo 13249  df-ioc 13250  df-ico 13251  df-icc 13252  df-fz 13408  df-fzo 13555  df-fl 13696  df-mod 13774  df-seq 13909  df-exp 13969  df-hash 14238  df-cj 15006  df-re 15007  df-im 15008  df-sqrt 15142  df-abs 15143  df-limsup 15378  df-clim 15395  df-rlim 15396  df-sum 15594  df-struct 17058  df-sets 17075  df-slot 17093  df-ndx 17105  df-base 17121  df-ress 17142  df-plusg 17174  df-mulr 17175  df-starv 17176  df-sca 17177  df-vsca 17178  df-ip 17179  df-tset 17180  df-ple 17181  df-ds 17183  df-unif 17184  df-hom 17185  df-cco 17186  df-rest 17326  df-topn 17327  df-0g 17345  df-gsum 17346  df-topgen 17347  df-pt 17348  df-prds 17351  df-xrs 17406  df-qtop 17411  df-imas 17412  df-xps 17414  df-mre 17488  df-mrc 17489  df-acs 17491  df-mgm 18548  df-sgrp 18627  df-mnd 18643  df-submnd 18692  df-mulg 18981  df-cntz 19229  df-cmn 19694  df-psmet 21283  df-xmet 21284  df-met 21285  df-bl 21286  df-mopn 21287  df-cnfld 21292  df-top 22809  df-topon 22826  df-topsp 22848  df-bases 22861  df-cn 23142  df-cnp 23143  df-cmp 23302  df-tx 23477  df-hmeo 23670  df-xms 24235  df-ms 24236  df-tms 24237  df-cncf 24798  df-ovol 25392  df-vol 25393  df-mbf 25547  df-itg1 25548  df-itg2 25549  df-ibl 25550  df-itg 25551  df-0p 25598
This theorem is referenced by:  3factsumint  42117
  Copyright terms: Public domain W3C validator