Theorem itg2leub 24899

Description: Any upper bound on the integrals of all simple functions 𝐺 dominated by 𝐹 is greater than (∫₂‘𝐹), the least upper bound. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Jun-2014.)

Assertion

Ref	Expression
itg2leub	⊢ ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) → ((∫2‘𝐹) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → (∫1‘𝑔) ≤ 𝐴)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑔   𝑔,𝐹

Proof of Theorem itg2leub

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2738	. . . . 5 ⊢ {𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))} = {𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}
2	1	itg2val 24893	. . . 4 ⊢ (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → (∫2‘𝐹) = sup({𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}, ℝ*, < ))
3	2	adantr 481	. . 3 ⊢ ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) → (∫2‘𝐹) = sup({𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}, ℝ*, < ))
4	3	breq1d 5084	. 2 ⊢ ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) → ((∫2‘𝐹) ≤ 𝐴 ↔ sup({𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}, ℝ*, < ) ≤ 𝐴))
5	1	itg2lcl 24892	. . . . 5 ⊢ {𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))} ⊆ ℝ*
6		supxrleub 13060	. . . . 5 ⊢ (({𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))} ⊆ ℝ* ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) → (sup({𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}, ℝ*, < ) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}𝑧 ≤ 𝐴))
7	5, 6	mpan 687	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ ℝ* → (sup({𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}, ℝ*, < ) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}𝑧 ≤ 𝐴))
8	7	adantl 482	. . 3 ⊢ ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) → (sup({𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}, ℝ*, < ) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑧 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}𝑧 ≤ 𝐴))
9		eqeq1 2742	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 = (∫1‘𝑔) ↔ 𝑧 = (∫1‘𝑔)))
10	9	anbi2d 629	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔)) ↔ (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔))))
11	10	rexbidv 3226	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔)) ↔ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔))))
12	11	ralab 3628	. . . 4 ⊢ (∀𝑧 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}𝑧 ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑧(∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔)) → 𝑧 ≤ 𝐴))
13		r19.23v 3208	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑔 ∈ dom ∫1((𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔)) → 𝑧 ≤ 𝐴) ↔ (∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔)) → 𝑧 ≤ 𝐴))
14		ancomst 465	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔)) → 𝑧 ≤ 𝐴) ↔ ((𝑧 = (∫1‘𝑔) ∧ 𝑔 ∘r ≤ 𝐹) → 𝑧 ≤ 𝐴))
15		impexp 451	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑧 = (∫1‘𝑔) ∧ 𝑔 ∘r ≤ 𝐹) → 𝑧 ≤ 𝐴) ↔ (𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴)))
16	14, 15	bitri 274	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔)) → 𝑧 ≤ 𝐴) ↔ (𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴)))
17	16	ralbii 3092	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑔 ∈ dom ∫1((𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔)) → 𝑧 ≤ 𝐴) ↔ ∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴)))
18	13, 17	bitr3i 276	. . . . . 6 ⊢ ((∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔)) → 𝑧 ≤ 𝐴) ↔ ∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴)))
19	18	albii 1822	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧(∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔)) → 𝑧 ≤ 𝐴) ↔ ∀𝑧∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴)))
20		ralcom4 3164	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑔 ∈ dom ∫1∀𝑧(𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴)) ↔ ∀𝑧∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴)))
21		fvex 6787	. . . . . . . 8 ⊢ (∫1‘𝑔) ∈ V
22		breq1 5077	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑧 ≤ 𝐴 ↔ (∫1‘𝑔) ≤ 𝐴))
23	22	imbi2d 341	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = (∫1‘𝑔) → ((𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴) ↔ (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → (∫1‘𝑔) ≤ 𝐴)))
24	21, 23	ceqsalv 3467	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑧(𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴)) ↔ (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → (∫1‘𝑔) ≤ 𝐴))
25	24	ralbii 3092	. . . . . 6 ⊢ (∀𝑔 ∈ dom ∫1∀𝑧(𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴)) ↔ ∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → (∫1‘𝑔) ≤ 𝐴))
26	20, 25	bitr3i 276	. . . . 5 ⊢ (∀𝑧∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑧 = (∫1‘𝑔) → (𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → 𝑧 ≤ 𝐴)) ↔ ∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → (∫1‘𝑔) ≤ 𝐴))
27	19, 26	bitri 274	. . . 4 ⊢ (∀𝑧(∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑧 = (∫1‘𝑔)) → 𝑧 ≤ 𝐴) ↔ ∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → (∫1‘𝑔) ≤ 𝐴))
28	12, 27	bitri 274	. . 3 ⊢ (∀𝑧 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}𝑧 ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → (∫1‘𝑔) ≤ 𝐴))
29	8, 28	bitrdi 287	. 2 ⊢ ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) → (sup({𝑥 ∣ ∃𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 ∧ 𝑥 = (∫1‘𝑔))}, ℝ*, < ) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → (∫1‘𝑔) ≤ 𝐴)))
30	4, 29	bitrd 278	1 ⊢ ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝐴 ∈ ℝ*) → ((∫2‘𝐹) ≤ 𝐴 ↔ ∀𝑔 ∈ dom ∫1(𝑔 ∘r ≤ 𝐹 → (∫1‘𝑔) ≤ 𝐴)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396  ∀wal 1537   = wceq 1539   ∈ wcel 2106  {cab 2715  ∀wral 3064  ∃wrex 3065   ⊆ wss 3887   class class class wbr 5074  dom cdm 5589  ⟶wf 6429  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275   ∘_r cofr 7532  supcsup 9199  ℝcr 10870  0cc0 10871  +∞cpnf 11006  ℝ^*cxr 11008   < clt 11009   ≤ cle 11010  [,]cicc 13082  ∫₁citg1 24779  ∫₂citg2 24780

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-inf2 9399  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-int 4880  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-se 5545  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-isom 6442  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-of 7533  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-2o 8298  df-er 8498  df-map 8617  df-pm 8618  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-sup 9201  df-inf 9202  df-oi 9269  df-dju 9659  df-card 9697  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-q 12689  df-rp 12731  df-xadd 12849  df-ioo 13083  df-ico 13085  df-icc 13086  df-fz 13240  df-fzo 13383  df-fl 13512  df-seq 13722  df-exp 13783  df-hash 14045  df-cj 14810  df-re 14811  df-im 14812  df-sqrt 14946  df-abs 14947  df-clim 15197  df-sum 15398  df-xmet 20590  df-met 20591  df-ovol 24628  df-vol 24629  df-mbf 24783  df-itg1 24784  df-itg2 24785

This theorem is referenced by:  itg2itg1  24901  itg2le  24904  itg2seq  24907  itg2lea  24909  itg2mulclem  24911  itg2splitlem  24913  itg2split  24914  itg2mono  24918  ftc1anclem5  35854