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

Theorem itg1addlem2 25687
Description: Lemma for itg1add 25691. 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 25689 and itg1addlem5 25690. (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 4516 . . . . . . . 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 25668 . . . . . . . . . . 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 25668 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ dom ∫1 → (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol)
86, 7syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol)
9 inmbl 25532 . . . . . . . . . 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 25520 . . . . . . . 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 2769 . . . . . 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 3026 . . . . . . 7 ((𝑖 ≠ 0 ∨ 𝑗 ≠ 0) ↔ ¬ (𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0))
16 inss1 4219 . . . . . . . . 9 ((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐹 “ {𝑖})
175ad2antrr 726 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol)
18 mblss 25521 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 “ {𝑖}) ∈ dom vol → (𝐹 “ {𝑖}) ⊆ ℝ)
1917, 18syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (𝐹 “ {𝑖}) ⊆ ℝ)
20 mblvol 25520 . . . . . . . . . . 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 776 . . . . . . . . . . . 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 4768 . . . . . . . . . . . 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 25670 . . . . . . . . . . 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 2834 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (vol*‘(𝐹 “ {𝑖})) ∈ ℝ)
30 ovolsscl 25476 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐹 “ {𝑖}) ∧ (𝐹 “ {𝑖}) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘(𝐹 “ {𝑖})) ∈ ℝ) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
3116, 19, 29, 30mp3an2i 1467 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑖 ≠ 0) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
32 inss2 4220 . . . . . . . . 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 25521 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 “ {𝑗}) ∈ dom vol → (𝐺 “ {𝑗}) ⊆ ℝ)
3735, 36syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (𝐺 “ {𝑗}) ⊆ ℝ)
38 mblvol 25520 . . . . . . . . . . 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 777 . . . . . . . . . . . 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 4768 . . . . . . . . . . . 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 25670 . . . . . . . . . . 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 2834 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑖 ∈ ℝ ∧ 𝑗 ∈ ℝ)) ∧ 𝑗 ≠ 0) → (vol*‘(𝐺 “ {𝑗})) ∈ ℝ)
48 ovolsscl 25476 . . . . . . . . 9 ((((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})) ⊆ (𝐺 “ {𝑗}) ∧ (𝐺 “ {𝑗}) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘(𝐺 “ {𝑗})) ∈ ℝ) → (vol*‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗}))) ∈ ℝ)
4932, 37, 47, 48mp3an2i 1467 . . . . . . . 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 2833 . . . . 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 4513 . . . . 5 ((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0) → if((𝑖 = 0 ∧ 𝑗 = 0), 0, (vol‘((𝐹 “ {𝑖}) ∩ (𝐺 “ {𝑗})))) = 0)
55 0re 11246 . . . . 5 0 ∈ ℝ
5654, 55eqeltrdi 2841 . . . 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 3189 . 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 8076 . 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 1539  wcel 2107  wne 2931  wral 3050  cdif 3930  cin 3932  wss 3933  ifcif 4507  {csn 4608   × cxp 5665  ccnv 5666  dom cdm 5667  cima 5670  wf 6538  cfv 6542  cmpo 7416  cr 11137  0cc0 11138  vol*covol 25452  volcvol 25453  1citg1 25605
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-rep 5261  ax-sep 5278  ax-nul 5288  ax-pow 5347  ax-pr 5414  ax-un 7738  ax-inf2 9664  ax-cnex 11194  ax-resscn 11195  ax-1cn 11196  ax-icn 11197  ax-addcl 11198  ax-addrcl 11199  ax-mulcl 11200  ax-mulrcl 11201  ax-mulcom 11202  ax-addass 11203  ax-mulass 11204  ax-distr 11205  ax-i2m1 11206  ax-1ne0 11207  ax-1rid 11208  ax-rnegex 11209  ax-rrecex 11210  ax-cnre 11211  ax-pre-lttri 11212  ax-pre-lttrn 11213  ax-pre-ltadd 11214  ax-pre-mulgt0 11215  ax-pre-sup 11216
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3773  df-csb 3882  df-dif 3936  df-un 3938  df-in 3940  df-ss 3950  df-pss 3953  df-nul 4316  df-if 4508  df-pw 4584  df-sn 4609  df-pr 4611  df-op 4615  df-uni 4890  df-int 4929  df-iun 4975  df-br 5126  df-opab 5188  df-mpt 5208  df-tr 5242  df-id 5560  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-se 5620  df-we 5621  df-xp 5673  df-rel 5674  df-cnv 5675  df-co 5676  df-dm 5677  df-rn 5678  df-res 5679  df-ima 5680  df-pred 6303  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6495  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-isom 6551  df-riota 7371  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-of 7680  df-om 7871  df-1st 7997  df-2nd 7998  df-frecs 8289  df-wrecs 8320  df-recs 8394  df-rdg 8433  df-1o 8489  df-2o 8490  df-er 8728  df-map 8851  df-pm 8852  df-en 8969  df-dom 8970  df-sdom 8971  df-fin 8972  df-sup 9465  df-inf 9466  df-oi 9533  df-dju 9924  df-card 9962  df-pnf 11280  df-mnf 11281  df-xr 11282  df-ltxr 11283  df-le 11284  df-sub 11477  df-neg 11478  df-div 11904  df-nn 12250  df-2 12312  df-3 12313  df-n0 12511  df-z 12598  df-uz 12862  df-q 12974  df-rp 13018  df-xadd 13138  df-ioo 13374  df-ico 13376  df-icc 13377  df-fz 13531  df-fzo 13678  df-fl 13815  df-seq 14026  df-exp 14086  df-hash 14353  df-cj 15121  df-re 15122  df-im 15123  df-sqrt 15257  df-abs 15258  df-clim 15507  df-sum 15706  df-xmet 21324  df-met 21325  df-ovol 25454  df-vol 25455  df-mbf 25609  df-itg1 25610
This theorem is referenced by:  itg1addlem4  25689  itg1addlem5  25690
  Copyright terms: Public domain W3C validator