Theorem itg2i1fseq 25506

Description: Subject to the conditions coming from mbfi1fseq 25472, the integral of the sequence of simple functions converges to the integral of the target function. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Aug-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
itg2i1fseq.1	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ MblFn)
itg2i1fseq.2	⊢ (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶(0[,)+∞))
itg2i1fseq.3	⊢ (𝜑 → 𝑃:ℕ⟶dom ∫1)
itg2i1fseq.4	⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑛) ∧ (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))))
itg2i1fseq.5	⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹‘𝑥))
itg2i1fseq.6	⊢ 𝑆 = (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑃‘𝑚)))

Assertion

Ref	Expression
itg2i1fseq	⊢ (𝜑 → (∫2‘𝐹) = sup(ran 𝑆, ℝ*, < ))

Distinct variable groups:   𝑚,𝑛,𝑥,𝐹   𝑃,𝑚,𝑛,𝑥   𝜑,𝑚

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑛)   𝑆(𝑥,𝑚,𝑛)

Proof of Theorem itg2i1fseq

Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fveq2 6891	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (𝑃‘𝑛) = (𝑃‘𝑚))
2	1	fveq1d 6893	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → ((𝑃‘𝑛)‘𝑥) = ((𝑃‘𝑚)‘𝑥))
3	2	cbvmptv 5261	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑥))
4		fveq2 6891	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑃‘𝑚)‘𝑥) = ((𝑃‘𝑚)‘𝑦))
5	4	mpteq2dv 5250	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑥)) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦)))
6	3, 5	eqtrid 2783	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦)))
7	6	rneqd 5937	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) = ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦)))
8	7	supeq1d 9445	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)), ℝ, < ) = sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦)), ℝ, < ))
9	8	cbvmptv 5261	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ ↦ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)), ℝ, < )) = (𝑦 ∈ ℝ ↦ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦)), ℝ, < ))
10		itg2i1fseq.3	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑃:ℕ⟶dom ∫1)
11	10	ffvelcdmda 7086	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑚) ∈ dom ∫1)
12		i1fmbf 25425	. . . 4 ⊢ ((𝑃‘𝑚) ∈ dom ∫1 → (𝑃‘𝑚) ∈ MblFn)
13	11, 12	syl 17	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑚) ∈ MblFn)
14		i1ff 25426	. . . . 5 ⊢ ((𝑃‘𝑚) ∈ dom ∫1 → (𝑃‘𝑚):ℝ⟶ℝ)
15	11, 14	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑚):ℝ⟶ℝ)
16		itg2i1fseq.4	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑛) ∧ (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))))
17	1	breq2d 5160	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑛) ↔ 0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑚)))
18		fvoveq1 7435	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (𝑃‘(𝑛 + 1)) = (𝑃‘(𝑚 + 1)))
19	1, 18	breq12d 5161	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → ((𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)) ↔ (𝑃‘𝑚) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑚 + 1))))
20	17, 19	anbi12d 630	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → ((0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑛) ∧ (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))) ↔ (0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑚) ∧ (𝑃‘𝑚) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑚 + 1)))))
21	20	rspccva 3611	. . . . . 6 ⊢ ((∀𝑛 ∈ ℕ (0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑛) ∧ (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑚) ∧ (𝑃‘𝑚) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑚 + 1))))
22	16, 21	sylan 579	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑚) ∧ (𝑃‘𝑚) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑚 + 1))))
23	22	simpld 494	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑚))
24		0plef 25422	. . . 4 ⊢ ((𝑃‘𝑚):ℝ⟶(0[,)+∞) ↔ ((𝑃‘𝑚):ℝ⟶ℝ ∧ 0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑚)))
25	15, 23, 24	sylanbrc 582	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑚):ℝ⟶(0[,)+∞))
26	22	simprd 495	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑚) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑚 + 1)))
27		rge0ssre 13438	. . . . 5 ⊢ (0[,)+∞) ⊆ ℝ
28		itg2i1fseq.2	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶(0[,)+∞))
29	28	ffvelcdmda 7086	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝐹‘𝑦) ∈ (0[,)+∞))
30	27, 29	sselid 3980	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝐹‘𝑦) ∈ ℝ)
31		itg2i1fseq.1	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ MblFn)
32		itg2i1fseq.5	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹‘𝑥))
33	31, 28, 10, 16, 32	itg2i1fseqle 25505	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑚) ∘r ≤ 𝐹)
34	15	ffnd 6718	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑚) Fn ℝ)
35	28	ffnd 6718	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐹 Fn ℝ)
36	35	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝐹 Fn ℝ)
37		reex 11205	. . . . . . . . . 10 ⊢ ℝ ∈ V
38	37	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ℝ ∈ V)
39		inidm 4218	. . . . . . . . 9 ⊢ (ℝ ∩ ℝ) = ℝ
40		eqidd 2732	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) = ((𝑃‘𝑚)‘𝑦))
41		eqidd 2732	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘𝑦))
42	34, 36, 38, 38, 39, 40, 41	ofrfval 7684	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑃‘𝑚) ∘r ≤ 𝐹 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑦)))
43	33, 42	mpbid 231	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑦))
44	43	r19.21bi 3247	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑦))
45	44	an32s 649	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑦))
46	45	ralrimiva 3145	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑦))
47		brralrspcev 5208	. . . 4 ⊢ (((𝐹‘𝑦) ∈ ℝ ∧ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑦)) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ 𝑧)
48	30, 46, 47	syl2anc 583	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ 𝑧)
49	1	fveq2d 6895	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (∫2‘(𝑃‘𝑛)) = (∫2‘(𝑃‘𝑚)))
50	49	cbvmptv 5261	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑛))) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑚)))
51	50	rneqi 5936	. . . 4 ⊢ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑛))) = ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑚)))
52	51	supeq1i 9446	. . 3 ⊢ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑛))), ℝ*, < ) = sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑚))), ℝ*, < )
53	9, 13, 25, 26, 48, 52	itg2mono 25504	. 2 ⊢ (𝜑 → (∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)), ℝ, < ))) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑛))), ℝ*, < ))
54	28	feqmptd 6960	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝐹‘𝑦)))
55	1	fveq1d 6893	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → ((𝑃‘𝑛)‘𝑦) = ((𝑃‘𝑚)‘𝑦))
56	55	cbvmptv 5261	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦))
57	56	rneqi 5936	. . . . . . . 8 ⊢ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) = ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦))
58	57	supeq1i 9446	. . . . . . 7 ⊢ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)), ℝ, < ) = sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦)), ℝ, < )
59		nnuz 12870	. . . . . . . . 9 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
60		1zzd 12598	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 1 ∈ ℤ)
61	15	ffvelcdmda 7086	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ∈ ℝ)
62	61	an32s 649	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ∈ ℝ)
63	62, 56	fmptd 7115	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)):ℕ⟶ℝ)
64		peano2nn 12229	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → (𝑚 + 1) ∈ ℕ)
65		ffvelcdm 7083	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑃:ℕ⟶dom ∫1 ∧ (𝑚 + 1) ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑚 + 1)) ∈ dom ∫1)
66	10, 64, 65	syl2an 595	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑚 + 1)) ∈ dom ∫1)
67		i1ff 25426	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑃‘(𝑚 + 1)) ∈ dom ∫1 → (𝑃‘(𝑚 + 1)):ℝ⟶ℝ)
68	66, 67	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑚 + 1)):ℝ⟶ℝ)
69	68	ffnd 6718	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑚 + 1)) Fn ℝ)
70		eqidd 2732	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦) = ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦))
71	34, 69, 38, 38, 39, 40, 70	ofrfval 7684	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑃‘𝑚) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑚 + 1)) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦)))
72	26, 71	mpbid 231	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦))
73	72	r19.21bi 3247	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦))
74	73	an32s 649	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦))
75		eqid 2731	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))
76		fvex 6904	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ∈ V
77	55, 75, 76	fvmpt 6998	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑚) = ((𝑃‘𝑚)‘𝑦))
78	77	adantl 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑚) = ((𝑃‘𝑚)‘𝑦))
79		fveq2 6891	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝑃‘𝑛) = (𝑃‘(𝑚 + 1)))
80	79	fveq1d 6893	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → ((𝑃‘𝑛)‘𝑦) = ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦))
81		fvex 6904	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦) ∈ V
82	80, 75, 81	fvmpt 6998	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑚 + 1) ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘(𝑚 + 1)) = ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦))
83	64, 82	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘(𝑚 + 1)) = ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦))
84	83	adantl 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘(𝑚 + 1)) = ((𝑃‘(𝑚 + 1))‘𝑦))
85	74, 78, 84	3brtr4d 5180	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑚) ≤ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘(𝑚 + 1)))
86	77	breq1d 5158	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → (((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑚) ≤ 𝑧 ↔ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ 𝑧))
87	86	ralbiia 3090	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑚) ≤ 𝑧 ↔ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ 𝑧)
88	87	rexbii 3093	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑚) ≤ 𝑧 ↔ ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦) ≤ 𝑧)
89	48, 88	sylibr 233	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ∃𝑧 ∈ ℝ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑚) ≤ 𝑧)
90	59, 60, 63, 85, 89	climsup 15621	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) ⇝ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)), ℝ, < ))
91		fveq2 6891	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑃‘𝑛)‘𝑥) = ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))
92	91	mpteq2dv 5250	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)))
93		fveq2 6891	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑦))
94	92, 93	breq12d 5161	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹‘𝑥) ↔ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹‘𝑦)))
95	94	rspccva 3611	. . . . . . . . 9 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹‘𝑥) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹‘𝑦))
96	32, 95	sylan 579	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹‘𝑦))
97		climuni 15501	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) ⇝ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)), ℝ, < ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹‘𝑦)) → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)), ℝ, < ) = (𝐹‘𝑦))
98	90, 96, 97	syl2anc 583	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)), ℝ, < ) = (𝐹‘𝑦))
99	58, 98	eqtr3id 2785	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦)), ℝ, < ) = (𝐹‘𝑦))
100	99	mpteq2dva 5248	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ ℝ ↦ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦)), ℝ, < )) = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝐹‘𝑦)))
101	54, 100	eqtr4d 2774	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑦 ∈ ℝ ↦ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑚)‘𝑦)), ℝ, < )))
102	101, 9	eqtr4di 2789	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)), ℝ, < )))
103	102	fveq2d 6895	. 2 ⊢ (𝜑 → (∫2‘𝐹) = (∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)), ℝ, < ))))
104		itg2i1fseq.6	. . . . . 6 ⊢ 𝑆 = (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑃‘𝑚)))
105		itg2itg1 25487	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑃‘𝑚) ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑚)) → (∫2‘(𝑃‘𝑚)) = (∫1‘(𝑃‘𝑚)))
106	11, 23, 105	syl2anc 583	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → (∫2‘(𝑃‘𝑚)) = (∫1‘(𝑃‘𝑚)))
107	106	mpteq2dva 5248	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑚))) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑃‘𝑚))))
108	104, 107	eqtr4id 2790	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑆 = (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑚))))
109	108, 50	eqtr4di 2789	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑆 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑛))))
110	109	rneqd 5937	. . 3 ⊢ (𝜑 → ran 𝑆 = ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑛))))
111	110	supeq1d 9445	. 2 ⊢ (𝜑 → sup(ran 𝑆, ℝ*, < ) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝑃‘𝑛))), ℝ*, < ))
112	53, 103, 111	3eqtr4d 2781	1 ⊢ (𝜑 → (∫2‘𝐹) = sup(ran 𝑆, ℝ*, < ))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2105  ∀wral 3060  ∃wrex 3069  Vcvv 3473   class class class wbr 5148   ↦ cmpt 5231  dom cdm 5676  ran crn 5677   Fn wfn 6538  ⟶wf 6539  ‘cfv 6543  (class class class)co 7412   ∘_r cofr 7673  supcsup 9439  ℝcr 11113  0cc0 11114  1c1 11115   + caddc 11117  +∞cpnf 11250  ℝ^*cxr 11252   < clt 11253   ≤ cle 11254  ℕcn 12217  [,)cico 13331   ⇝ cli 15433  MblFncmbf 25364  ∫₁citg1 25365  ∫₂citg2 25366  0_𝑝c0p 25419

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-inf2 9640  ax-cc 10434  ax-cnex 11170  ax-resscn 11171  ax-1cn 11172  ax-icn 11173  ax-addcl 11174  ax-addrcl 11175  ax-mulcl 11176  ax-mulrcl 11177  ax-mulcom 11178  ax-addass 11179  ax-mulass 11180  ax-distr 11181  ax-i2m1 11182  ax-1ne0 11183  ax-1rid 11184  ax-rnegex 11185  ax-rrecex 11186  ax-cnre 11187  ax-pre-lttri 11188  ax-pre-lttrn 11189  ax-pre-ltadd 11190  ax-pre-mulgt0 11191  ax-pre-sup 11192  ax-addf 11193

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-disj 5114  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7674  df-ofr 7675  df-om 7860  df-1st 7979  df-2nd 7980  df-frecs 8270  df-wrecs 8301  df-recs 8375  df-rdg 8414  df-1o 8470  df-2o 8471  df-oadd 8474  df-omul 8475  df-er 8707  df-map 8826  df-pm 8827  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-fin 8947  df-fi 9410  df-sup 9441  df-inf 9442  df-oi 9509  df-dju 9900  df-card 9938  df-acn 9941  df-pnf 11255  df-mnf 11256  df-xr 11257  df-ltxr 11258  df-le 11259  df-sub 11451  df-neg 11452  df-div 11877  df-nn 12218  df-2 12280  df-3 12281  df-n0 12478  df-z 12564  df-uz 12828  df-q 12938  df-rp 12980  df-xneg 13097  df-xadd 13098  df-xmul 13099  df-ioo 13333  df-ioc 13334  df-ico 13335  df-icc 13336  df-fz 13490  df-fzo 13633  df-fl 13762  df-seq 13972  df-exp 14033  df-hash 14296  df-cj 15051  df-re 15052  df-im 15053  df-sqrt 15187  df-abs 15188  df-clim 15437  df-rlim 15438  df-sum 15638  df-rest 17373  df-topgen 17394  df-psmet 21137  df-xmet 21138  df-met 21139  df-bl 21140  df-mopn 21141  df-top 22617  df-topon 22634  df-bases 22670  df-cmp 23112  df-ovol 25214  df-vol 25215  df-mbf 25369  df-itg1 25370  df-itg2 25371  df-0p 25420

This theorem is referenced by:  itg2i1fseq2  25507