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

Theorem itg1addlem2 25746
Description: Lemma for itg1add 25751. 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 25748 and itg1addlem5 25750. (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 4540 . . . . . . . 8 (¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) = (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))))
21adantl 481 . . . . . . 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 25727 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ dom ∫1 → (𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol)
53, 4syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol)
6 i1fadd.2 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐺 ∈ dom ∫1)
7 i1fima 25727 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ dom ∫1 → (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol)
86, 7syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol)
9 inmbl 25591 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol ∧ (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol) → ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ∈ dom vol)
105, 8, 9syl2anc 584 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ∈ dom vol)
1110ad2antrr 726 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0)) → ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ∈ dom vol)
12 mblvol 25579 . . . . . . . 8 (((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ∈ dom vol → (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) = (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))))
1311, 12syl 17 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0)) → (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) = (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))))
142, 13eqtrd 2775 . . . . . 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 3035 . . . . . . 7 ((𝑖 ≠ 0 ∨ 𝑗 ≠ 0) ↔ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0))
16 inss1 4245 . . . . . . . . 9 ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐹 “ {𝑖})
175ad2antrr 726 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol)
18 mblss 25580 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol → (𝐹 “ {𝑖}) ⊆ ℝ)
1917, 18syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (𝐹 “ {𝑖}) ⊆ ℝ)
20 mblvol 25579 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol → (vol‘(𝐹 “ {𝑖})) = (vol*‘(𝐹 “ {𝑖})))
2117, 20syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (vol‘(𝐹 “ {𝑖})) = (vol*‘(𝐹 “ {𝑖})))
223ad2antrr 726 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → 𝐹 ∈ dom ∫1)
23 simplrl 777 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → 𝑖 ∈ ℝ)
24 simpr 484 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → 𝑖 ≠ 0)
25 eldifsn 4791 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 ∈ (ℝ ∖ {0}) ↔ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑖 ≠ 0))
2623, 24, 25sylanbrc 583 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → 𝑖 ∈ (ℝ ∖ {0}))
27 i1fima2sn 25729 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 ∈ dom ∫1𝑖 ∈ (ℝ ∖ {0})) → (vol‘(𝐹 “ {𝑖})) ∈ ℝ)
2822, 26, 27syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (vol‘(𝐹 “ {𝑖})) ∈ ℝ)
2921, 28eqeltrrd 2840 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (vol*‘(𝐹 “ {𝑖})) ∈ ℝ)
30 ovolsscl 25535 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐹 “ {𝑖}) ∧ (𝐹 “ {𝑖}) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘(𝐹 “ {𝑖})) ∈ ℝ) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
3116, 19, 29, 30mp3an2i 1465 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
32 inss2 4246 . . . . . . . . 9 ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐺 “ {𝑗})
336adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) → 𝐺 ∈ dom ∫1)
3433, 7syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) → (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol)
3534adantr 480 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol)
36 mblss 25580 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol → (𝐺 “ {𝑗}) ⊆ ℝ)
3735, 36syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (𝐺 “ {𝑗}) ⊆ ℝ)
38 mblvol 25579 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol → (vol‘(𝐺 “ {𝑗})) = (vol*‘(𝐺 “ {𝑗})))
3935, 38syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (vol‘(𝐺 “ {𝑗})) = (vol*‘(𝐺 “ {𝑗})))
406ad2antrr 726 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → 𝐺 ∈ dom ∫1)
41 simplrr 778 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → 𝑗 ∈ ℝ)
42 simpr 484 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → 𝑗 ≠ 0)
43 eldifsn 4791 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (ℝ ∖ {0}) ↔ (𝑗 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ≠ 0))
4441, 42, 43sylanbrc 583 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → 𝑗 ∈ (ℝ ∖ {0}))
45 i1fima2sn 25729 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ dom ∫1𝑗 ∈ (ℝ ∖ {0})) → (vol‘(𝐺 “ {𝑗})) ∈ ℝ)
4640, 44, 45syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (vol‘(𝐺 “ {𝑗})) ∈ ℝ)
4739, 46eqeltrrd 2840 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (vol*‘(𝐺 “ {𝑗})) ∈ ℝ)
48 ovolsscl 25535 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐺 “ {𝑗}) ∧ (𝐺 “ {𝑗}) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘(𝐺 “ {𝑗})) ∈ ℝ) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
4932, 37, 47, 48mp3an2i 1465 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
5031, 49jaodan 959 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ (𝑖 ≠ 0 ∨ 𝑗 ≠ 0)) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
5115, 50sylan2br 595 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0)) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
5214, 51eqeltrd 2839 . . . . 5 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0)) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ)
5352ex 412 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) → (¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ))
54 iftrue 4537 . . . . 5 ((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) = 0)
55 0re 11261 . . . . 5 0 ∈ ℝ
5654, 55eqeltrdi 2847 . . . 4 ((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ)
5753, 56pm2.61d2 181 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ)
5857ralrimivva 3200 . 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 8092 . 2 (∀𝑖 ∈ ℝ ∀𝑗 ∈ ℝ if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) ∈ ℝ ↔ 𝐼:(ℝ × ℝ)⟶ℝ)
6158, 60sylib 218 1 (𝜑𝐼:(ℝ × ℝ)⟶ℝ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395  wo 847   = wceq 1537  wcel 2106  wne 2938  wral 3059  cdif 3960  cin 3962  wss 3963  ifcif 4531  {csn 4631   × cxp 5687  ccnv 5688  dom cdm 5689  cima 5692  wf 6559  cfv 6563  cmpo 7433  cr 11152  0cc0 11153  vol*covol 25511  volcvol 25512  1citg1 25664
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5285  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-inf2 9679  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230  ax-pre-sup 11231
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-int 4952  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-se 5642  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-isom 6572  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-of 7697  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8505  df-2o 8506  df-er 8744  df-map 8867  df-pm 8868  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-sup 9480  df-inf 9481  df-oi 9548  df-dju 9939  df-card 9977  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-div 11919  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12877  df-q 12989  df-rp 13033  df-xadd 13153  df-ioo 13388  df-ico 13390  df-icc 13391  df-fz 13545  df-fzo 13692  df-fl 13829  df-seq 14040  df-exp 14100  df-hash 14367  df-cj 15135  df-re 15136  df-im 15137  df-sqrt 15271  df-abs 15272  df-clim 15521  df-sum 15720  df-xmet 21375  df-met 21376  df-ovol 25513  df-vol 25514  df-mbf 25668  df-itg1 25669
This theorem is referenced by:  itg1addlem4  25748  itg1addlem4OLD  25749  itg1addlem5  25750
  Copyright terms: Public domain W3C validator