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

Theorem itg2i1fseqle 25254
Description: Subject to the conditions coming from mbfi1fseq 25221, 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 6888 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑀 → (𝑃𝑛) = (𝑃𝑀))
21fveq1d 6890 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑀 → ((𝑃𝑛)‘𝑦) = ((𝑃𝑀)‘𝑦))
3 eqid 2733 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))
4 fvex 6901 . . . . . 6 ((𝑃𝑀)‘𝑦) ∈ V
52, 3, 4fvmpt 6994 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑀) = ((𝑃𝑀)‘𝑦))
65ad2antlr 726 . . . 4 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑀) = ((𝑃𝑀)‘𝑦))
7 nnuz 12861 . . . . 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 6888 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑃𝑛)‘𝑥) = ((𝑃𝑛)‘𝑦))
1110mpteq2dv 5249 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑥)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)))
12 fveq2 6888 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → (𝐹𝑥) = (𝐹𝑦))
1311, 12breq12d 5160 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹𝑥) ↔ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹𝑦)))
1413rspccva 3611 . . . . . . 7 ((∀𝑥 ∈ ℝ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹𝑥) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹𝑦))
159, 14sylan 581 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹𝑦))
1615adantlr 714 . . . . 5 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹𝑦))
17 fveq2 6888 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑘 → (𝑃𝑛) = (𝑃𝑘))
1817fveq1d 6890 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑘 → ((𝑃𝑛)‘𝑦) = ((𝑃𝑘)‘𝑦))
19 fvex 6901 . . . . . . . . 9 ((𝑃𝑘)‘𝑦) ∈ V
2018, 3, 19fvmpt 6994 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) = ((𝑃𝑘)‘𝑦))
2120adantl 483 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) = ((𝑃𝑘)‘𝑦))
22 itg2i1fseq.3 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑃:ℕ⟶dom ∫1)
2322ffvelcdmda 7082 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃𝑘) ∈ dom ∫1)
24 i1ff 25175 . . . . . . . . . 10 ((𝑃𝑘) ∈ dom ∫1 → (𝑃𝑘):ℝ⟶ℝ)
2523, 24syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃𝑘):ℝ⟶ℝ)
2625ffvelcdmda 7082 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃𝑘)‘𝑦) ∈ ℝ)
2726an32s 651 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑘)‘𝑦) ∈ ℝ)
2821, 27eqeltrd 2834 . . . . . 6 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ∈ ℝ)
2928adantllr 718 . . . . 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 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((0𝑝r ≤ (𝑃𝑛) ∧ (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))) → (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)))
3231ralimi 3084 . . . . . . . . . . . 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 7427 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 = 𝑘 → (𝑃‘(𝑛 + 1)) = (𝑃‘(𝑘 + 1)))
3517, 34breq12d 5160 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑘 → ((𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)) ↔ (𝑃𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1))))
3635rspccva 3611 . . . . . . . . . . 11 ((∀𝑛 ∈ ℕ (𝑃𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1)))
3733, 36sylan 581 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1)))
38 ffn 6714 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃𝑘):ℝ⟶ℝ → (𝑃𝑘) Fn ℝ)
3923, 24, 383syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃𝑘) Fn ℝ)
40 peano2nn 12220 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 + 1) ∈ ℕ)
41 ffvelcdm 7079 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑃:ℕ⟶dom ∫1 ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑘 + 1)) ∈ dom ∫1)
4222, 40, 41syl2an 597 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑘 + 1)) ∈ dom ∫1)
43 i1ff 25175 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃‘(𝑘 + 1)) ∈ dom ∫1 → (𝑃‘(𝑘 + 1)):ℝ⟶ℝ)
44 ffn 6714 . . . . . . . . . . . 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 11197 . . . . . . . . . . . 12 ℝ ∈ V
4746a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ℝ ∈ V)
48 inidm 4217 . . . . . . . . . . 11 (ℝ ∩ ℝ) = ℝ
49 eqidd 2734 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃𝑘)‘𝑦) = ((𝑃𝑘)‘𝑦))
50 eqidd 2734 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
5139, 45, 47, 47, 48, 49, 50ofrfval 7675 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1)) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦)))
5237, 51mpbid 231 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ ℕ) → ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
5352r19.21bi 3249 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
5453an32s 651 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑃𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
55 fveq2 6888 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = (𝑘 + 1) → (𝑃𝑛) = (𝑃‘(𝑘 + 1)))
5655fveq1d 6890 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = (𝑘 + 1) → ((𝑃𝑛)‘𝑦) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
57 fvex 6901 . . . . . . . . . 10 ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦) ∈ V
5856, 3, 57fvmpt 6994 . . . . . . . . 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 483 . . . . . . 7 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
6154, 21, 603brtr4d 5179 . . . . . 6 (((𝜑𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ≤ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)))
6261adantllr 718 . . . . 5 ((((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ≤ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)))
637, 8, 16, 29, 62climub 15604 . . . 4 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃𝑛)‘𝑦))‘𝑀) ≤ (𝐹𝑦))
646, 63eqbrtrrd 5171 . . 3 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃𝑀)‘𝑦) ≤ (𝐹𝑦))
6564ralrimiva 3147 . 2 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃𝑀)‘𝑦) ≤ (𝐹𝑦))
6622ffvelcdmda 7082 . . . 4 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃𝑀) ∈ dom ∫1)
67 i1ff 25175 . . . 4 ((𝑃𝑀) ∈ dom ∫1 → (𝑃𝑀):ℝ⟶ℝ)
68 ffn 6714 . . . 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 6715 . . . 4 (𝜑𝐹 Fn ℝ)
7271adantr 482 . . 3 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → 𝐹 Fn ℝ)
7346a1i 11 . . 3 ((𝜑𝑀 ∈ ℕ) → ℝ ∈ V)
74 eqidd 2734 . . 3 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃𝑀)‘𝑦) = ((𝑃𝑀)‘𝑦))
75 eqidd 2734 . . 3 (((𝜑𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑦))
7669, 72, 73, 73, 48, 74, 75ofrfval 7675 . 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 397   = wceq 1542  wcel 2107  wral 3062  Vcvv 3475   class class class wbr 5147  cmpt 5230  dom cdm 5675   Fn wfn 6535  wf 6536  cfv 6540  (class class class)co 7404  r cofr 7664  cr 11105  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109  +∞cpnf 11241  cle 11245  cn 12208  [,)cico 13322  cli 15424  MblFncmbf 25113  1citg1 25114  0𝑝c0p 25168
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7720  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7360  df-ov 7407  df-oprab 7408  df-mpo 7409  df-ofr 7666  df-om 7851  df-1st 7970  df-2nd 7971  df-frecs 8261  df-wrecs 8292  df-recs 8366  df-rdg 8405  df-er 8699  df-pm 8819  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-sup 9433  df-inf 9434  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-rp 12971  df-fz 13481  df-fl 13753  df-seq 13963  df-exp 14024  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-clim 15428  df-rlim 15429  df-sum 15629  df-itg1 25119
This theorem is referenced by:  itg2i1fseq  25255  itg2i1fseq3  25257  itg2addlem  25258
  Copyright terms: Public domain W3C validator