Theorem itg2i1fseqle 24919

Description: Subject to the conditions coming from mbfi1fseq 24886, 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	⊢ (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))

Assertion

Ref	Expression
itg2i1fseqle	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑀) ∘r ≤ 𝐹)

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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fveq2 6774	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑀 → (𝑃‘𝑛) = (𝑃‘𝑀))
2	1	fveq1d 6776	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑀 → ((𝑃‘𝑛)‘𝑦) = ((𝑃‘𝑀)‘𝑦))
3		eqid 2738	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))
4		fvex 6787	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃‘𝑀)‘𝑦) ∈ V
5	2, 3, 4	fvmpt 6875	. . . . 5 ⊢ (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑀) = ((𝑃‘𝑀)‘𝑦))
6	5	ad2antlr 724	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑀) = ((𝑃‘𝑀)‘𝑦))
7		nnuz 12621	. . . . 5 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
8		simplr 766	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝑀 ∈ ℕ)
9		itg2i1fseq.5	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℝ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹‘𝑥))
10		fveq2 6774	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑃‘𝑛)‘𝑥) = ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))
11	10	mpteq2dv 5176	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)))
12		fveq2 6774	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝐹‘𝑥) = (𝐹‘𝑦))
13	11, 12	breq12d 5087	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹‘𝑥) ↔ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹‘𝑦)))
14	13	rspccva 3560	. . . . . . 7 ⊢ ((∀𝑥 ∈ ℝ (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑥)) ⇝ (𝐹‘𝑥) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹‘𝑦))
15	9, 14	sylan 580	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹‘𝑦))
16	15	adantlr 712	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦)) ⇝ (𝐹‘𝑦))
17		fveq2 6774	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑃‘𝑛) = (𝑃‘𝑘))
18	17	fveq1d 6776	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → ((𝑃‘𝑛)‘𝑦) = ((𝑃‘𝑘)‘𝑦))
19		fvex 6787	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃‘𝑘)‘𝑦) ∈ V
20	18, 3, 19	fvmpt 6875	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑘) = ((𝑃‘𝑘)‘𝑦))
21	20	adantl 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑘) = ((𝑃‘𝑘)‘𝑦))
22		itg2i1fseq.3	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑃:ℕ⟶dom ∫1)
23	22	ffvelrnda 6961	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑘) ∈ dom ∫1)
24		i1ff 24840	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃‘𝑘) ∈ dom ∫1 → (𝑃‘𝑘):ℝ⟶ℝ)
25	23, 24	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑘):ℝ⟶ℝ)
26	25	ffvelrnda 6961	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘𝑘)‘𝑦) ∈ ℝ)
27	26	an32s 649	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑃‘𝑘)‘𝑦) ∈ ℝ)
28	21, 27	eqeltrd 2839	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ∈ ℝ)
29	28	adantllr 716	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ∈ ℝ)
30		itg2i1fseq.4	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑛) ∧ (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))))
31		simpr 485	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑛) ∧ (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))) → (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)))
32	31	ralimi 3087	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑛 ∈ ℕ (0𝑝 ∘r ≤ (𝑃‘𝑛) ∧ (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1))) → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)))
33	30, 32	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)))
34		fvoveq1 7298	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑃‘(𝑛 + 1)) = (𝑃‘(𝑘 + 1)))
35	17, 34	breq12d 5087	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → ((𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)) ↔ (𝑃‘𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1))))
36	35	rspccva 3560	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((∀𝑛 ∈ ℕ (𝑃‘𝑛) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑛 + 1)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1)))
37	33, 36	sylan 580	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1)))
38		ffn 6600	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑃‘𝑘):ℝ⟶ℝ → (𝑃‘𝑘) Fn ℝ)
39	23, 24, 38	3syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑘) Fn ℝ)
40		peano2nn 11985	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 + 1) ∈ ℕ)
41		ffvelrn 6959	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑃:ℕ⟶dom ∫1 ∧ (𝑘 + 1) ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑘 + 1)) ∈ dom ∫1)
42	22, 40, 41	syl2an 596	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑘 + 1)) ∈ dom ∫1)
43		i1ff 24840	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑃‘(𝑘 + 1)) ∈ dom ∫1 → (𝑃‘(𝑘 + 1)):ℝ⟶ℝ)
44		ffn 6600	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑃‘(𝑘 + 1)):ℝ⟶ℝ → (𝑃‘(𝑘 + 1)) Fn ℝ)
45	42, 43, 44	3syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑃‘(𝑘 + 1)) Fn ℝ)
46		reex 10962	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ℝ ∈ V
47	46	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ℝ ∈ V)
48		inidm 4152	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (ℝ ∩ ℝ) = ℝ
49		eqidd 2739	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘𝑘)‘𝑦) = ((𝑃‘𝑘)‘𝑦))
50		eqidd 2739	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
51	39, 45, 47, 47, 48, 49, 50	ofrfval 7543	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑃‘𝑘) ∘r ≤ (𝑃‘(𝑘 + 1)) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃‘𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦)))
52	37, 51	mpbid 231	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃‘𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
53	52	r19.21bi 3134	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
54	53	an32s 649	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑃‘𝑘)‘𝑦) ≤ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
55		fveq2 6774	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 = (𝑘 + 1) → (𝑃‘𝑛) = (𝑃‘(𝑘 + 1)))
56	55	fveq1d 6776	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = (𝑘 + 1) → ((𝑃‘𝑛)‘𝑦) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
57		fvex 6787	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦) ∈ V
58	56, 3, 57	fvmpt 6875	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑘 + 1) ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
59	40, 58	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
60	59	adantl 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)) = ((𝑃‘(𝑘 + 1))‘𝑦))
61	54, 21, 60	3brtr4d 5106	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ≤ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)))
62	61	adantllr 716	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑘) ≤ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘(𝑘 + 1)))
63	7, 8, 16, 29, 62	climub 15373	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝑃‘𝑛)‘𝑦))‘𝑀) ≤ (𝐹‘𝑦))
64	6, 63	eqbrtrrd 5098	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘𝑀)‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑦))
65	64	ralrimiva 3103	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃‘𝑀)‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑦))
66	22	ffvelrnda 6961	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑀) ∈ dom ∫1)
67		i1ff 24840	. . . 4 ⊢ ((𝑃‘𝑀) ∈ dom ∫1 → (𝑃‘𝑀):ℝ⟶ℝ)
68		ffn 6600	. . . 4 ⊢ ((𝑃‘𝑀):ℝ⟶ℝ → (𝑃‘𝑀) Fn ℝ)
69	66, 67, 68	3syl 18	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑀) Fn ℝ)
70		itg2i1fseq.2	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶(0[,)+∞))
71	70	ffnd 6601	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹 Fn ℝ)
72	71	adantr 481	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → 𝐹 Fn ℝ)
73	46	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → ℝ ∈ V)
74		eqidd 2739	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑃‘𝑀)‘𝑦) = ((𝑃‘𝑀)‘𝑦))
75		eqidd 2739	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘𝑦))
76	69, 72, 73, 73, 48, 74, 75	ofrfval 7543	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → ((𝑃‘𝑀) ∘r ≤ 𝐹 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ ((𝑃‘𝑀)‘𝑦) ≤ (𝐹‘𝑦)))
77	65, 76	mpbird 256	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝑃‘𝑀) ∘r ≤ 𝐹)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1539   ∈ wcel 2106  ∀wral 3064  Vcvv 3432   class class class wbr 5074   ↦ cmpt 5157  dom cdm 5589   Fn wfn 6428  ⟶wf 6429  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275   ∘_r cofr 7532  ℝcr 10870  0cc0 10871  1c1 10872   + caddc 10874  +∞cpnf 11006   ≤ cle 11010  ℕcn 11973  [,)cico 13081   ⇝ cli 15193  MblFncmbf 24778  ∫₁citg1 24779  0_𝑝c0p 24833

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948  ax-pre-sup 10949

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-ofr 7534  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-er 8498  df-pm 8618  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-sup 9201  df-inf 9202  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-div 11633  df-nn 11974  df-2 12036  df-3 12037  df-n0 12234  df-z 12320  df-uz 12583  df-rp 12731  df-fz 13240  df-fl 13512  df-seq 13722  df-exp 13783  df-cj 14810  df-re 14811  df-im 14812  df-sqrt 14946  df-abs 14947  df-clim 15197  df-rlim 15198  df-sum 15398  df-itg1 24784

This theorem is referenced by:  itg2i1fseq  24920  itg2i1fseq3  24922  itg2addlem  24923