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 42343
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 25527 . . . . 5 ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑈 ∈ ℝ) → (𝐿[,]𝑈) ∈ dom vol)
52, 3, 4syl2anc 585 . . . 4 (𝜑 → (𝐿[,]𝑈) ∈ dom vol)
61, 5eqeltrid 2841 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ dom vol)
7 3factsumint1.2 . . 3 (𝜑𝐵 ∈ Fin)
8 3factsumint1.5 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐹 ∈ ℂ)
98adantrr 718 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → 𝐹 ∈ ℂ)
10 3factsumint1.7 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝐵) → 𝐺 ∈ ℂ)
1110adantrl 717 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → 𝐺 ∈ ℂ)
12 3factsumint1.8 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → 𝐻 ∈ ℂ)
1311, 12mulcld 11156 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → (𝐺 · 𝐻) ∈ ℂ)
149, 13mulcld 11156 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐴𝑘𝐵)) → (𝐹 · (𝐺 · 𝐻)) ∈ ℂ)
15 ovex 7393 . . . . . . 7 (𝐿[,]𝑈) ∈ V
161, 15eqeltri 2833 . . . . . 6 𝐴 ∈ V
1716a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → 𝐴 ∈ V)
189anass1rs 656 . . . . 5 (((𝜑𝑘𝐵) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐹 ∈ ℂ)
1913anass1rs 656 . . . . 5 (((𝜑𝑘𝐵) ∧ 𝑥𝐴) → (𝐺 · 𝐻) ∈ ℂ)
20 eqidd 2738 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴𝐹) = (𝑥𝐴𝐹))
21 eqidd 2738 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)) = (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)))
2217, 18, 19, 20, 21offval2 7644 . . . 4 ((𝜑𝑘𝐵) → ((𝑥𝐴𝐹) ∘f · (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻))) = (𝑥𝐴 ↦ (𝐹 · (𝐺 · 𝐻))))
23 3factsumint1.6 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐹) ∈ (𝐴cn→ℂ))
24 cnmbf 25620 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ dom vol ∧ (𝑥𝐴𝐹) ∈ (𝐴cn→ℂ)) → (𝑥𝐴𝐹) ∈ MblFn)
256, 23, 24syl2anc 585 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐹) ∈ MblFn)
2625adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴𝐹) ∈ MblFn)
2712anass1rs 656 . . . . . 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 7370 . . . . . . . . 9 (𝐴cn→ℂ) = ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ)
3231eleq2i 2829 . . . . . . . 8 ((𝑥𝐴𝐻) ∈ (𝐴cn→ℂ) ↔ (𝑥𝐴𝐻) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
3330, 32sylib 218 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴𝐻) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
34 cnicciblnc 25804 . . . . . . 7 ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑈 ∈ ℝ ∧ (𝑥𝐴𝐻) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ)) → (𝑥𝐴𝐻) ∈ 𝐿1)
3528, 29, 33, 34syl3anc 1374 . . . . . 6 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴𝐻) ∈ 𝐿1)
3610, 27, 35iblmulc2 25792 . . . . 5 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻)) ∈ 𝐿1)
3731eleq2i 2829 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝐴𝐹) ∈ (𝐴cn→ℂ) ↔ (𝑥𝐴𝐹) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
3823, 37sylib 218 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐹) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ))
39 cniccbdd 25422 . . . . . . . 8 ((𝐿 ∈ ℝ ∧ 𝑈 ∈ ℝ ∧ (𝑥𝐴𝐹) ∈ ((𝐿[,]𝑈)–cn→ℂ)) → ∃𝑞 ∈ ℝ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞)
402, 3, 38, 39syl3anc 1374 . . . . . . 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 3129 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑥𝐴 𝐹 ∈ ℂ)
43 dmmptg 6201 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥𝐴 𝐹 ∈ ℂ → dom (𝑥𝐴𝐹) = 𝐴)
4442, 43syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → dom (𝑥𝐴𝐹) = 𝐴)
4544, 1eqtrdi 2788 . . . . . . . . 9 (𝜑 → dom (𝑥𝐴𝐹) = (𝐿[,]𝑈))
4645raleqdv 3297 . . . . . . . 8 (𝜑 → (∀𝑟 ∈ dom (𝑥𝐴𝐹)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞 ↔ ∀𝑟 ∈ (𝐿[,]𝑈)(abs‘((𝑥𝐴𝐹)‘𝑟)) ≤ 𝑞))
4746rexbidv 3161 . . . . . . 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 25800 . . . . 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 1374 . . . 4 ((𝜑𝑘𝐵) → ((𝑥𝐴𝐹) ∘f · (𝑥𝐴 ↦ (𝐺 · 𝐻))) ∈ 𝐿1)
5222, 51eqeltrrd 2838 . . 3 ((𝜑𝑘𝐵) → (𝑥𝐴 ↦ (𝐹 · (𝐺 · 𝐻))) ∈ 𝐿1)
536, 7, 14, 52itgfsum 25788 . 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 1542  wcel 2114  wral 3052  wrex 3061  Vcvv 3441   class class class wbr 5099  cmpt 5180  dom cdm 5625  cfv 6493  (class class class)co 7360  f cof 7622  Fincfn 8887  cc 11028  cr 11029   · cmul 11035  cle 11171  [,]cicc 13268  abscabs 15161  Σcsu 15613  cnccncf 24829  volcvol 25424  MblFncmbf 25575  𝐿1cibl 25578  citg 25579
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-inf2 9554  ax-cc 10349  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107  ax-pre-sup 11108  ax-addf 11109
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-tp 4586  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-iin 4950  df-disj 5067  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-isom 6502  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-of 7624  df-ofr 7625  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-supp 8105  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-oadd 8403  df-omul 8404  df-er 8637  df-map 8769  df-pm 8770  df-ixp 8840  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-fsupp 9269  df-fi 9318  df-sup 9349  df-inf 9350  df-oi 9419  df-dju 9817  df-card 9855  df-acn 9858  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12150  df-2 12212  df-3 12213  df-4 12214  df-5 12215  df-6 12216  df-7 12217  df-8 12218  df-9 12219  df-n0 12406  df-z 12493  df-dec 12612  df-uz 12756  df-q 12866  df-rp 12910  df-xneg 13030  df-xadd 13031  df-xmul 13032  df-ioo 13269  df-ioc 13270  df-ico 13271  df-icc 13272  df-fz 13428  df-fzo 13575  df-fl 13716  df-mod 13794  df-seq 13929  df-exp 13989  df-hash 14258  df-cj 15026  df-re 15027  df-im 15028  df-sqrt 15162  df-abs 15163  df-limsup 15398  df-clim 15415  df-rlim 15416  df-sum 15614  df-struct 17078  df-sets 17095  df-slot 17113  df-ndx 17125  df-base 17141  df-ress 17162  df-plusg 17194  df-mulr 17195  df-starv 17196  df-sca 17197  df-vsca 17198  df-ip 17199  df-tset 17200  df-ple 17201  df-ds 17203  df-unif 17204  df-hom 17205  df-cco 17206  df-rest 17346  df-topn 17347  df-0g 17365  df-gsum 17366  df-topgen 17367  df-pt 17368  df-prds 17371  df-xrs 17427  df-qtop 17432  df-imas 17433  df-xps 17435  df-mre 17509  df-mrc 17510  df-acs 17512  df-mgm 18569  df-sgrp 18648  df-mnd 18664  df-submnd 18713  df-mulg 19002  df-cntz 19250  df-cmn 19715  df-psmet 21305  df-xmet 21306  df-met 21307  df-bl 21308  df-mopn 21309  df-cnfld 21314  df-top 22842  df-topon 22859  df-topsp 22881  df-bases 22894  df-cn 23175  df-cnp 23176  df-cmp 23335  df-tx 23510  df-hmeo 23703  df-xms 24268  df-ms 24269  df-tms 24270  df-cncf 24831  df-ovol 25425  df-vol 25426  df-mbf 25580  df-itg1 25581  df-itg2 25582  df-ibl 25583  df-itg 25584  df-0p 25631
This theorem is referenced by:  3factsumint  42347
  Copyright terms: Public domain W3C validator