MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  itg10a Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem itg10a 23883
Description: The integral of a simple function supported on a nullset is zero. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
itg10a.1 (𝜑𝐹 ∈ dom ∫1)
itg10a.2 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
itg10a.3 (𝜑 → (vol*‘𝐴) = 0)
itg10a.4 ((𝜑𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴)) → (𝐹𝑥) = 0)
Assertion
Ref Expression
itg10a (𝜑 → (∫1𝐹) = 0)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐹   𝜑,𝑥

Proof of Theorem itg10a
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 itg10a.1 . . 3 (𝜑𝐹 ∈ dom ∫1)
2 itg1val 23856 . . 3 (𝐹 ∈ dom ∫1 → (∫1𝐹) = Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))))
31, 2syl 17 . 2 (𝜑 → (∫1𝐹) = Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))))
4 i1ff 23849 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐹 ∈ dom ∫1𝐹:ℝ⟶ℝ)
51, 4syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
65ffnd 6283 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐹 Fn ℝ)
76adantr 474 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 𝐹 Fn ℝ)
8 fniniseg 6592 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹 Fn ℝ → (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑘}) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)))
97, 8syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑘}) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)))
10 eldifsni 4542 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0}) → 𝑘 ≠ 0)
1110ad2antlr 718 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → 𝑘 ≠ 0)
12 simprl 787 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → 𝑥 ∈ ℝ)
13 eldif 3808 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ ¬ 𝑥𝐴))
14 simplrr 796 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) ∧ 𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴)) → (𝐹𝑥) = 𝑘)
15 simpll 783 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → 𝜑)
16 itg10a.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴)) → (𝐹𝑥) = 0)
1715, 16sylan 575 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) ∧ 𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴)) → (𝐹𝑥) = 0)
1814, 17eqtr3d 2863 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) ∧ 𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴)) → 𝑘 = 0)
1918ex 403 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → (𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴) → 𝑘 = 0))
2013, 19syl5bir 235 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → ((𝑥 ∈ ℝ ∧ ¬ 𝑥𝐴) → 𝑘 = 0))
2112, 20mpand 686 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → (¬ 𝑥𝐴𝑘 = 0))
2221necon1ad 3016 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → (𝑘 ≠ 0 → 𝑥𝐴))
2311, 22mpd 15 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → 𝑥𝐴)
2423ex 403 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → ((𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘) → 𝑥𝐴))
259, 24sylbid 232 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑘}) → 𝑥𝐴))
2625ssrdv 3833 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝐹 “ {𝑘}) ⊆ 𝐴)
27 itg10a.2 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
2827adantr 474 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 𝐴 ⊆ ℝ)
2926, 28sstrd 3837 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝐹 “ {𝑘}) ⊆ ℝ)
30 itg10a.3 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (vol*‘𝐴) = 0)
3130adantr 474 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (vol*‘𝐴) = 0)
32 ovolssnul 23660 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 “ {𝑘}) ⊆ 𝐴𝐴 ⊆ ℝ ∧ (vol*‘𝐴) = 0) → (vol*‘(𝐹 “ {𝑘})) = 0)
3326, 28, 31, 32syl3anc 1494 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (vol*‘(𝐹 “ {𝑘})) = 0)
34 nulmbl 23708 . . . . . . . . 9 (((𝐹 “ {𝑘}) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘(𝐹 “ {𝑘})) = 0) → (𝐹 “ {𝑘}) ∈ dom vol)
3529, 33, 34syl2anc 579 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝐹 “ {𝑘}) ∈ dom vol)
36 mblvol 23703 . . . . . . . 8 ((𝐹 “ {𝑘}) ∈ dom vol → (vol‘(𝐹 “ {𝑘})) = (vol*‘(𝐹 “ {𝑘})))
3735, 36syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (vol‘(𝐹 “ {𝑘})) = (vol*‘(𝐹 “ {𝑘})))
3837, 33eqtrd 2861 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (vol‘(𝐹 “ {𝑘})) = 0)
3938oveq2d 6926 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))) = (𝑘 · 0))
405frnd 6289 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
4140ssdifssd 3977 . . . . . . . 8 (𝜑 → (ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ ℝ)
4241sselda 3827 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 𝑘 ∈ ℝ)
4342recnd 10392 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 𝑘 ∈ ℂ)
4443mul01d 10561 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑘 · 0) = 0)
4539, 44eqtrd 2861 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))) = 0)
4645sumeq2dv 14817 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))) = Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})0)
47 i1frn 23850 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ dom ∫1 → ran 𝐹 ∈ Fin)
481, 47syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → ran 𝐹 ∈ Fin)
49 difss 3966 . . . . . 6 (ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ ran 𝐹
50 ssfi 8455 . . . . . 6 ((ran 𝐹 ∈ Fin ∧ (ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ ran 𝐹) → (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin)
5148, 49, 50sylancl 580 . . . . 5 (𝜑 → (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin)
5251olcd 905 . . . 4 (𝜑 → ((ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ (ℤ‘0) ∨ (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin))
53 sumz 14837 . . . 4 (((ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ (ℤ‘0) ∨ (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin) → Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})0 = 0)
5452, 53syl 17 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})0 = 0)
5546, 54eqtrd 2861 . 2 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))) = 0)
563, 55eqtrd 2861 1 (𝜑 → (∫1𝐹) = 0)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 198  wa 386  wo 878   = wceq 1656  wcel 2164  wne 2999  cdif 3795  wss 3798  {csn 4399  ccnv 5345  dom cdm 5346  ran crn 5347  cima 5349   Fn wfn 6122  wf 6123  cfv 6127  (class class class)co 6910  Fincfn 8228  cr 10258  0cc0 10259   · cmul 10264  cuz 11975  Σcsu 14800  vol*covol 23635  volcvol 23636  1citg1 23788
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1894  ax-4 1908  ax-5 2009  ax-6 2075  ax-7 2112  ax-8 2166  ax-9 2173  ax-10 2192  ax-11 2207  ax-12 2220  ax-13 2389  ax-ext 2803  ax-rep 4996  ax-sep 5007  ax-nul 5015  ax-pow 5067  ax-pr 5129  ax-un 7214  ax-inf2 8822  ax-cnex 10315  ax-resscn 10316  ax-1cn 10317  ax-icn 10318  ax-addcl 10319  ax-addrcl 10320  ax-mulcl 10321  ax-mulrcl 10322  ax-mulcom 10323  ax-addass 10324  ax-mulass 10325  ax-distr 10326  ax-i2m1 10327  ax-1ne0 10328  ax-1rid 10329  ax-rnegex 10330  ax-rrecex 10331  ax-cnre 10332  ax-pre-lttri 10333  ax-pre-lttrn 10334  ax-pre-ltadd 10335  ax-pre-mulgt0 10336  ax-pre-sup 10337
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 879  df-3or 1112  df-3an 1113  df-tru 1660  df-fal 1670  df-ex 1879  df-nf 1883  df-sb 2068  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4147  df-if 4309  df-pw 4382  df-sn 4400  df-pr 4402  df-tp 4404  df-op 4406  df-uni 4661  df-int 4700  df-iun 4744  df-br 4876  df-opab 4938  df-mpt 4955  df-tr 4978  df-id 5252  df-eprel 5257  df-po 5265  df-so 5266  df-fr 5305  df-se 5306  df-we 5307  df-xp 5352  df-rel 5353  df-cnv 5354  df-co 5355  df-dm 5356  df-rn 5357  df-res 5358  df-ima 5359  df-pred 5924  df-ord 5970  df-on 5971  df-lim 5972  df-suc 5973  df-iota 6090  df-fun 6129  df-fn 6130  df-f 6131  df-f1 6132  df-fo 6133  df-f1o 6134  df-fv 6135  df-isom 6136  df-riota 6871  df-ov 6913  df-oprab 6914  df-mpt2 6915  df-om 7332  df-1st 7433  df-2nd 7434  df-wrecs 7677  df-recs 7739  df-rdg 7777  df-1o 7831  df-oadd 7835  df-er 8014  df-map 8129  df-en 8229  df-dom 8230  df-sdom 8231  df-fin 8232  df-sup 8623  df-inf 8624  df-oi 8691  df-card 9085  df-pnf 10400  df-mnf 10401  df-xr 10402  df-ltxr 10403  df-le 10404  df-sub 10594  df-neg 10595  df-div 11017  df-nn 11358  df-2 11421  df-3 11422  df-n0 11626  df-z 11712  df-uz 11976  df-q 12079  df-rp 12120  df-ioo 12474  df-ico 12476  df-icc 12477  df-fz 12627  df-fzo 12768  df-fl 12895  df-seq 13103  df-exp 13162  df-hash 13418  df-cj 14223  df-re 14224  df-im 14225  df-sqrt 14359  df-abs 14360  df-clim 14603  df-sum 14801  df-ovol 23637  df-vol 23638  df-itg1 23793
This theorem is referenced by:  itg2addnclem  33999
  Copyright terms: Public domain W3C validator