MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  itg2i1fseqle Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem itg2i1fseqle 25707
Description: Subject to the conditions coming from mbfi1fseq 25674, the sequence of simple functions are all less than the target function 𝐹. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
itg2i1fseq.1 (𝜑𝐹 ∈ MblFn)
itg2i1fseq.2 (𝜑𝐹:ℝ⟶(0[,)+∞))
itg2i1fseq.3 (𝜑𝑃:ℕ⟶dom ∫1)
itg2i1fseq.4 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (0𝑝r ≤ (𝑃𝑛) ∧ (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))))
itg2i1fseq.5 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹𝑥))
Assertion
Ref Expression
itg2i1fseqle ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃𝑀) ∘r𝐹)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝐹   𝑛,𝑀   𝑃,𝑛,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑛)   𝑀(𝑥)

Proof of Theorem itg2i1fseqle
Dummy variables 𝑘 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fveq2 6876 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑀 → (𝑃𝑛) = (𝑃𝑀))
21fveq1d 6878 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑀 → ((𝑃𝑛)‘𝑦) = ((𝑃𝑀)‘𝑦))
3 eqid 2735 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))
4 fvex 6889 . . . . . 6 ((𝑃𝑀)‘𝑦) ∈ V
52, 3, 4fvmpt 6986 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑀) = ((𝑃𝑀)‘𝑦))
65ad2antlr 727 . . . 4 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑀) = ((𝑃𝑀)‘𝑦))
7 nnuz 12895 . . . . 5 ℕ = (ℤ‘1)
8 simplr 768 . . . . 5 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝑀 ∈ ℕ)
9 itg2i1fseq.5 . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹𝑥))
10 fveq2 6876 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑃𝑛)‘𝑥) = ((𝑃𝑛)‘𝑦))
1110mpteq2dv 5215 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑥)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)))
12 fveq2 6876 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦))
1311, 12breq12d 5132 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹𝑥) ↔ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹𝑦)))
1413rspccva 3600 . . . . . . 7 ((∀𝑥 ∈ ℝ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹𝑦))
159, 14sylan 580 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹𝑦))
1615adantlr 715 . . . . 5 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹𝑦))
17 fveq2 6876 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑘 → (𝑃𝑛) = (𝑃𝑘))
1817fveq1d 6878 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑘 → ((𝑃𝑛)‘𝑦) = ((𝑃𝑘)‘𝑦))
19 fvex 6889 . . . . . . . . 9 ((𝑃𝑘)‘𝑦) ∈ V
2018, 3, 19fvmpt 6986 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) = ((𝑃𝑘)‘𝑦))
2120adantl 481 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) = ((𝑃𝑘)‘𝑦))
22 itg2i1fseq.3 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑃:ℕ⟶dom ∫1)
2322ffvelcdmda 7074 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃𝑘) ∈ dom ∫1)
24 i1ff 25629 . . . . . . . . . 10 ((𝑃𝑘) ∈ dom ∫1 → (𝑃𝑘):ℝ⟶ℝ)
2523, 24syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃𝑘):ℝ⟶ℝ)
2625ffvelcdmda 7074 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃𝑘)‘𝑦) ∈ ℝ)
2726an32s 652 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑘)‘𝑦) ∈ ℝ)
2821, 27eqeltrd 2834 . . . . . 6 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ∈ ℝ)
2928adantllr 719 . . . . 5 ((((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ∈ ℝ)
30 itg2i1fseq.4 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (0𝑝r ≤ (𝑃𝑛) ∧ (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))))
31 simpr 484 . . . . . . . . . . . . 13 ((0𝑝r ≤ (𝑃𝑛) ∧ (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))) → (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)))
3231ralimi 3073 . . . . . . . . . . . 12 (∀𝑛 ∈ ℕ (0𝑝r ≤ (𝑃𝑛) ∧ (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))) → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)))
3330, 32syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)))
34 fvoveq1 7428 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑘 → (𝑃‘(𝑛 + 1)) = (𝑃‘(𝑘 + 1)))
3517, 34breq12d 5132 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑘 → ((𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)) ↔ (𝑃𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1))))
3635rspccva 3600 . . . . . . . . . . 11 ((∀𝑛 ∈ ℕ (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1)))
3733, 36sylan 580 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1)))
38 ffn 6706 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃𝑘):ℝ⟶ℝ → (𝑃𝑘) Fn ℝ)
3923, 24, 383syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃𝑘) Fn ℝ)
40 peano2nn 12252 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 + 1) ∈ ℕ)
41 ffvelcdm 7071 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑃:ℕ⟶dom ∫1 ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑘 + 1)) ∈ dom ∫1)
4222, 40, 41syl2an 596 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑘 + 1)) ∈ dom ∫1)
43 i1ff 25629 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃‘(𝑘 + 1)) ∈ dom ∫1 → (𝑃‘(𝑘 + 1)):ℝ⟶ℝ)
44 ffn 6706 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃‘(𝑘 + 1)):ℝ⟶ℝ → (𝑃‘(𝑘 + 1)) Fn ℝ)
4542, 43, 443syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑘 + 1)) Fn ℝ)
46 reex 11220 . . . . . . . . . . . 12 ℝ ∈ V
4746a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ℝ ∈ V)
48 inidm 4202 . . . . . . . . . . 11 (ℝ ∩ ℝ) = ℝ
49 eqidd 2736 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃𝑘)‘𝑦) = ((𝑃𝑘)‘𝑦))
50 eqidd 2736 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
5139, 45, 47, 47, 48, 49, 50ofrfval 7681 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1)) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦)))
5237, 51mpbid 232 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
5352r19.21bi 3234 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
5453an32s 652 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
55 fveq2 6876 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (𝑃𝑛) = (𝑃‘(𝑘 + 1)))
5655fveq1d 6878 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = (𝑘 + 1) → ((𝑃𝑛)‘𝑦) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
57 fvex 6889 . . . . . . . . . 10 ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦) ∈ V
5856, 3, 57fvmpt 6986 . . . . . . . . 9 ((𝑘 + 1) ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
5940, 58syl 17 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
6059adantl 481 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
6154, 21, 603brtr4d 5151 . . . . . 6 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ≤ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)))
6261adantllr 719 . . . . 5 ((((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ≤ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)))
637, 8, 16, 29, 62climub 15678 . . . 4 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑀) ≤ (𝐹𝑦))
646, 63eqbrtrrd 5143 . . 3 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃𝑀)‘𝑦) ≤ (𝐹𝑦))
6564ralrimiva 3132 . 2 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃𝑀)‘𝑦) ≤ (𝐹𝑦))
6622ffvelcdmda 7074 . . . 4 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃𝑀) ∈ dom ∫1)
67 i1ff 25629 . . . 4 ((𝑃𝑀) ∈ dom ∫1 → (𝑃𝑀):ℝ⟶ℝ)
68 ffn 6706 . . . 4 ((𝑃𝑀):ℝ⟶ℝ → (𝑃𝑀) Fn ℝ)
6966, 67, 683syl 18 . . 3 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃𝑀) Fn ℝ)
70 itg2i1fseq.2 . . . . 5 (𝜑𝐹:ℝ⟶(0[,)+∞))
7170ffnd 6707 . . . 4 (𝜑𝐹 Fn ℝ)
7271adantr 480 . . 3 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → 𝐹 Fn ℝ)
7346a1i 11 . . 3 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → ℝ ∈ V)
74 eqidd 2736 . . 3 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃𝑀)‘𝑦) = ((𝑃𝑀)‘𝑦))
75 eqidd 2736 . . 3 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑦))
7669, 72, 73, 73, 48, 74, 75ofrfval 7681 . 2 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑀) ∘r𝐹 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃𝑀)‘𝑦) ≤ (𝐹𝑦)))
7765, 76mpbird 257 1 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃𝑀) ∘r𝐹)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1540  wcel 2108  wral 3051  Vcvv 3459   class class class wbr 5119  cmpt 5201  dom cdm 5654   Fn wfn 6526  wf 6527  cfv 6531  (class class class)co 7405  r cofr 7670  cr 11128  0cc0 11129  1c1 11130   + caddc 11132  +∞cpnf 11266  cle 11270  cn 12240  [,)cico 13364  cli 15500  MblFncmbf 25567  1citg1 25568  0𝑝c0p 25622
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-rep 5249  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7729  ax-cnex 11185  ax-resscn 11186  ax-1cn 11187  ax-icn 11188  ax-addcl 11189  ax-addrcl 11190  ax-mulcl 11191  ax-mulrcl 11192  ax-mulcom 11193  ax-addass 11194  ax-mulass 11195  ax-distr 11196  ax-i2m1 11197  ax-1ne0 11198  ax-1rid 11199  ax-rnegex 11200  ax-rrecex 11201  ax-cnre 11202  ax-pre-lttri 11203  ax-pre-lttrn 11204  ax-pre-ltadd 11205  ax-pre-mulgt0 11206  ax-pre-sup 11207
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3359  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-iun 4969  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6484  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-riota 7362  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-ofr 7672  df-om 7862  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-er 8719  df-pm 8843  df-en 8960  df-dom 8961  df-sdom 8962  df-sup 9454  df-inf 9455  df-pnf 11271  df-mnf 11272  df-xr 11273  df-ltxr 11274  df-le 11275  df-sub 11468  df-neg 11469  df-div 11895  df-nn 12241  df-2 12303  df-3 12304  df-n0 12502  df-z 12589  df-uz 12853  df-rp 13009  df-fz 13525  df-fl 13809  df-seq 14020  df-exp 14080  df-cj 15118  df-re 15119  df-im 15120  df-sqrt 15254  df-abs 15255  df-clim 15504  df-rlim 15505  df-sum 15703  df-itg1 25573
This theorem is referenced by:  itg2i1fseq  25708  itg2i1fseq3  25710  itg2addlem  25711
  Copyright terms: Public domain W3C validator