MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  itg1addlem2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem itg1addlem2 25925
Description: Lemma for itg1add 25929. The function 𝐼 represents the pieces into which we will break up the domain of the sum. Since it is infinite only when both 𝑖 and 𝑗 are zero, we arbitrarily define it to be zero there to simplify the sums that are manipulated in itg1addlem4 25927 and itg1addlem5 25928. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Jun-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
i1fadd.1 (𝜑𝐹 ∈ dom ∫1)
i1fadd.2 (𝜑𝐺 ∈ dom ∫1)
itg1add.3 𝐼 = (𝑖 ∈ ℝ, 𝑗 ∈ ℝ ↦ if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))))
Assertion
Ref Expression
itg1addlem2 (𝜑𝐼:(ℝ × ℝ)⟶ℝ)
Distinct variable groups:   𝑖,𝑗,𝐹   𝑖,𝐺,𝑗   𝜑,𝑖,𝑗
Allowed substitution hints:   𝐼(𝑖, 𝑗)

Proof of Theorem itg1addlem2
StepHypRef Expression
1 iffalse 4491 . . . . . . . 8 (¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) = (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))))
21adantl 487 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0)) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) = (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))))
3 i1fadd.1 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹 ∈ dom ∫1)
4 i1fima 25906 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ dom ∫1 → (𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol)
53, 4syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol)
6 i1fadd.2 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐺 ∈ dom ∫1)
7 i1fima 25906 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ dom ∫1 → (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol)
86, 7syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol)
9 inmbl 25770 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol ∧ (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol) → ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ∈ dom vol)
105, 8, 9syl2anc 596 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ∈ dom vol)
1110ad2antrr 739 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0)) → ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ∈ dom vol)
12 mblvol 25758 . . . . . . . 8 (((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ∈ dom vol → (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) = (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))))
1311, 12syl 18 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0)) → (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) = (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))))
142, 13eqtrd 2795 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0)) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) = (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))))
15 neorian 3050 . . . . . . 7 ((𝑖 ≠ 0 ∨ 𝑗 ≠ 0) ↔ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0))
16 inss1 4182 . . . . . . . . 9 ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐹 “ {𝑖})
175ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol)
18 mblss 25759 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol → (𝐹 “ {𝑖}) ⊆ ℝ)
1917, 18syl 18 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (𝐹 “ {𝑖}) ⊆ ℝ)
20 mblvol 25758 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol → (vol‘(𝐹 “ {𝑖})) = (vol*‘(𝐹 “ {𝑖})))
2117, 20syl 18 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (vol‘(𝐹 “ {𝑖})) = (vol*‘(𝐹 “ {𝑖})))
223ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → 𝐹 ∈ dom ∫1)
23 simplrl 789 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → 𝑖 ∈ ℝ)
24 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → 𝑖 ≠ 0)
25 eldifsn 4748 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 ∈ (ℝ ∖ {0}) ↔ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑖 ≠ 0))
2623, 24, 25sylanbrc 595 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → 𝑖 ∈ (ℝ ∖ {0}))
27 i1fima2sn 25908 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 ∈ dom ∫1𝑖 ∈ (ℝ ∖ {0})) → (vol‘(𝐹 “ {𝑖})) ∈ ℝ)
2822, 26, 27syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (vol‘(𝐹 “ {𝑖})) ∈ ℝ)
2921, 28eqeltrrd 2861 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (vol*‘(𝐹 “ {𝑖})) ∈ ℝ)
30 ovolsscl 25714 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐹 “ {𝑖}) ∧ (𝐹 “ {𝑖}) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘(𝐹 “ {𝑖})) ∈ ℝ) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
3116, 19, 29, 30mp3an2i 1495 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
32 inss2 4183 . . . . . . . . 9 ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐺 “ {𝑗})
336adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) → 𝐺 ∈ dom ∫1)
3433, 7syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) → (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol)
3534adantr 486 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol)
36 mblss 25759 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol → (𝐺 “ {𝑗}) ⊆ ℝ)
3735, 36syl 18 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (𝐺 “ {𝑗}) ⊆ ℝ)
38 mblvol 25758 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol → (vol‘(𝐺 “ {𝑗})) = (vol*‘(𝐺 “ {𝑗})))
3935, 38syl 18 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (vol‘(𝐺 “ {𝑗})) = (vol*‘(𝐺 “ {𝑗})))
406ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → 𝐺 ∈ dom ∫1)
41 simplrr 790 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → 𝑗 ∈ ℝ)
42 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → 𝑗 ≠ 0)
43 eldifsn 4748 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (ℝ ∖ {0}) ↔ (𝑗 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ≠ 0))
4441, 42, 43sylanbrc 595 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → 𝑗 ∈ (ℝ ∖ {0}))
45 i1fima2sn 25908 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ dom ∫1𝑗 ∈ (ℝ ∖ {0})) → (vol‘(𝐺 “ {𝑗})) ∈ ℝ)
4640, 44, 45syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (vol‘(𝐺 “ {𝑗})) ∈ ℝ)
4739, 46eqeltrrd 2861 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (vol*‘(𝐺 “ {𝑗})) ∈ ℝ)
48 ovolsscl 25714 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐺 “ {𝑗}) ∧ (𝐺 “ {𝑗}) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘(𝐺 “ {𝑗})) ∈ ℝ) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
4932, 37, 47, 48mp3an2i 1495 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
5031, 49jaodan 972 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ (𝑖 ≠ 0 ∨ 𝑗 ≠ 0)) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
5115, 50sylan2br 607 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0)) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
5214, 51eqeltrd 2860 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0)) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ)
5352ex 418 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) → (¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ))
54 iftrue 4488 . . . . 5 ((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) = 0)
55 0re 11234 . . . . 5 0 ∈ ℝ
5654, 55eqeltrdi 2868 . . . 4 ((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ)
5753, 56pm2.61d2 183 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ)
5857ralrimivva 3205 . 2 (𝜑 → ∀𝑖 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ ℝ if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ)
59 itg1add.3 . . 3 𝐼 = (𝑖 ∈ ℝ, 𝑗 ∈ ℝ ↦ if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))))
6059fmpo 8065 . 2 (∀𝑖 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ ℝ if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ ↔ 𝐼:(ℝ × ℝ)⟶ℝ)
6158, 60sylib 221 1 (𝜑𝐼:(ℝ × ℝ)⟶ℝ)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3  wi 4  wa 401  wo 861   = wceq 1570  wcel 2145  wne 2955  wral 3076  cdif 3896  cin 3898  wss 3899  ifcif 4482  {csn 4584   × cxp 5653  ccnv 5654  dom cdm 5655  cima 5658  wf 6529  cfv 6533  cmpo 7415  cr 11123  0cc0 11124  vol*covol 25690  volcvol 25691  1citg1 25843
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7736  ax-inf2 9620  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201  ax-pre-sup 11202
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 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  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 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-isom 6542  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-of 7678  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-2o 8456  df-er 8696  df-map 8828  df-pm 8829  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-sup 9412  df-inf 9413  df-oi 9482  df-dju 9906  df-card 9944  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11467  df-neg 11468  df-div 11896  df-nn 12258  df-2 12327  df-3 12328  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12888  df-q 12998  df-rp 13043  df-xadd 13164  df-ioo 13402  df-ico 13404  df-icc 13405  df-fz 13562  df-fzo 13710  df-fl 13853  df-seq 14066  df-exp 14126  df-hash 14395  df-cj 15186  df-re 15187  df-im 15188  df-sqrt 15322  df-abs 15323  df-clim 15575  df-sum 15774  df-xmet 21578  df-met 21579  df-ovol 25692  df-vol 25693  df-mbf 25847  df-itg1 25848
This theorem is used by:  itg1addlem4  25927  itg1addlem5  25928
  Copyright terms: Public domain W3C validator