Theorem itg2monolem2 24045

Description: Lemma for itg2mono 24047. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Aug-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
itg2mono.1	⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)), ℝ, < ))
itg2mono.2	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) ∈ MblFn)
itg2mono.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛):ℝ⟶(0[,)+∞))
itg2mono.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛) ∘𝑟 ≤ (𝐹‘(𝑛 + 1)))
itg2mono.5	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ≤ 𝑦)
itg2mono.6	⊢ 𝑆 = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))), ℝ*, < )
itg2monolem2.7	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ dom ∫1)
itg2monolem2.8	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∘𝑟 ≤ 𝐺)
itg2monolem2.9	⊢ (𝜑 → ¬ (∫1‘𝑃) ≤ 𝑆)

Assertion

Ref	Expression
itg2monolem2	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝑦,𝐺   𝑃,𝑛,𝑥,𝑦   𝑛,𝐹,𝑥,𝑦   𝜑,𝑛,𝑥,𝑦   𝑆,𝑛,𝑥,𝑦

Proof of Theorem itg2monolem2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		itg2mono.6	. . 3 ⊢ 𝑆 = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))), ℝ*, < )
2		itg2mono.3	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛):ℝ⟶(0[,)+∞))
3		icossicc 12633	. . . . . . . 8 ⊢ (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)
4		fss 6351	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐹‘𝑛):ℝ⟶(0[,)+∞) ∧ (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)) → (𝐹‘𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞))
5	2, 3, 4	sylancl 577	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐹‘𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞))
6		itg2cl 24026	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹‘𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞) → (∫2‘(𝐹‘𝑛)) ∈ ℝ*)
7	5, 6	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∫2‘(𝐹‘𝑛)) ∈ ℝ*)
8	7	fmpttd 6696	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))):ℕ⟶ℝ*)
9	8	frnd 6345	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))) ⊆ ℝ*)
10		supxrcl 12517	. . . 4 ⊢ (ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))) ⊆ ℝ* → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
11	9, 10	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
12	1, 11	syl5eqel 2864	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ*)
13		itg2monolem2.7	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ dom ∫1)
14		itg1cl 23979	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ dom ∫1 → (∫1‘𝑃) ∈ ℝ)
15	13, 14	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → (∫1‘𝑃) ∈ ℝ)
16		mnfxr 10490	. . . 4 ⊢ -∞ ∈ ℝ*
17	16	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → -∞ ∈ ℝ*)
18		fveq2 6493	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 1 → (𝐹‘𝑛) = (𝐹‘1))
19	18	feq1d 6323	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 1 → ((𝐹‘𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞) ↔ (𝐹‘1):ℝ⟶(0[,]+∞)))
20	5	ralrimiva 3126	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝐹‘𝑛):ℝ⟶(0[,]+∞))
21		1nn 11444	. . . . . 6 ⊢ 1 ∈ ℕ
22	21	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℕ)
23	19, 20, 22	rspcdva 3535	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘1):ℝ⟶(0[,]+∞))
24		itg2cl 24026	. . . 4 ⊢ ((𝐹‘1):ℝ⟶(0[,]+∞) → (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ℝ*)
25	23, 24	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ℝ*)
26		itg2ge0 24029	. . . . 5 ⊢ ((𝐹‘1):ℝ⟶(0[,]+∞) → 0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1)))
27	23, 26	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1)))
28		mnflt0 12330	. . . . 5 ⊢ -∞ < 0
29		0xr 10479	. . . . . 6 ⊢ 0 ∈ ℝ*
30		xrltletr 12360	. . . . . 6 ⊢ ((-∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ* ∧ (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ℝ*) → ((-∞ < 0 ∧ 0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1))) → -∞ < (∫2‘(𝐹‘1))))
31	16, 29, 25, 30	mp3an12i 1444	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((-∞ < 0 ∧ 0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1))) → -∞ < (∫2‘(𝐹‘1))))
32	28, 31	mpani 683	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (0 ≤ (∫2‘(𝐹‘1)) → -∞ < (∫2‘(𝐹‘1))))
33	27, 32	mpd 15	. . 3 ⊢ (𝜑 → -∞ < (∫2‘(𝐹‘1)))
34		2fveq3 6498	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 1 → (∫2‘(𝐹‘𝑛)) = (∫2‘(𝐹‘1)))
35		eqid 2772	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛)))
36		fvex 6506	. . . . . . . 8 ⊢ (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ V
37	34, 35, 36	fvmpt 6589	. . . . . . 7 ⊢ (1 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛)))‘1) = (∫2‘(𝐹‘1)))
38	21, 37	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛)))‘1) = (∫2‘(𝐹‘1))
39	8	ffnd 6339	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))) Fn ℕ)
40		fnfvelrn 6667	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))) Fn ℕ ∧ 1 ∈ ℕ) → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛)))‘1) ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))))
41	39, 21, 40	sylancl 577	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛)))‘1) ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))))
42	38, 41	syl5eqelr 2865	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))))
43		supxrub 12526	. . . . 5 ⊢ ((ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))) ⊆ ℝ* ∧ (∫2‘(𝐹‘1)) ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛)))) → (∫2‘(𝐹‘1)) ≤ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))), ℝ*, < ))
44	9, 42, 43	syl2anc 576	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∫2‘(𝐹‘1)) ≤ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫2‘(𝐹‘𝑛))), ℝ*, < ))
45	44, 1	syl6breqr 4965	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∫2‘(𝐹‘1)) ≤ 𝑆)
46	17, 25, 12, 33, 45	xrltletrd 12364	. 2 ⊢ (𝜑 → -∞ < 𝑆)
47	15	rexrd 10482	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∫1‘𝑃) ∈ ℝ*)
48		itg2monolem2.9	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ¬ (∫1‘𝑃) ≤ 𝑆)
49		xrltnle 10500	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ ℝ* ∧ (∫1‘𝑃) ∈ ℝ*) → (𝑆 < (∫1‘𝑃) ↔ ¬ (∫1‘𝑃) ≤ 𝑆))
50	12, 47, 49	syl2anc 576	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑆 < (∫1‘𝑃) ↔ ¬ (∫1‘𝑃) ≤ 𝑆))
51	48, 50	mpbird 249	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 < (∫1‘𝑃))
52	12, 47, 51	xrltled 12353	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ≤ (∫1‘𝑃))
53		xrre 12372	. 2 ⊢ (((𝑆 ∈ ℝ* ∧ (∫1‘𝑃) ∈ ℝ) ∧ (-∞ < 𝑆 ∧ 𝑆 ≤ (∫1‘𝑃))) → 𝑆 ∈ ℝ)
54	12, 15, 46, 52, 53	syl22anc 826	1 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℝ)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 387   = wceq 1507   ∈ wcel 2048  ∀wral 3082  ∃wrex 3083   ⊆ wss 3825   class class class wbr 4923   ↦ cmpt 5002  dom cdm 5400  ran crn 5401   Fn wfn 6177  ⟶wf 6178  ‘cfv 6182  (class class class)co 6970   ∘_𝑟 cofr 7220  supcsup 8691  ℝcr 10326  0cc0 10327  1c1 10328   + caddc 10330  +∞cpnf 10463  -∞cmnf 10464  ℝ^*cxr 10465   < clt 10466   ≤ cle 10467  ℕcn 11431  [,)cico 12549  [,]cicc 12550  MblFncmbf 23908  ∫₁citg1 23909  ∫₂citg2 23910

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1758  ax-4 1772  ax-5 1869  ax-6 1928  ax-7 1964  ax-8 2050  ax-9 2057  ax-10 2077  ax-11 2091  ax-12 2104  ax-13 2299  ax-ext 2745  ax-rep 5043  ax-sep 5054  ax-nul 5061  ax-pow 5113  ax-pr 5180  ax-un 7273  ax-inf2 8890  ax-cnex 10383  ax-resscn 10384  ax-1cn 10385  ax-icn 10386  ax-addcl 10387  ax-addrcl 10388  ax-mulcl 10389  ax-mulrcl 10390  ax-mulcom 10391  ax-addass 10392  ax-mulass 10393  ax-distr 10394  ax-i2m1 10395  ax-1ne0 10396  ax-1rid 10397  ax-rnegex 10398  ax-rrecex 10399  ax-cnre 10400  ax-pre-lttri 10401  ax-pre-lttrn 10402  ax-pre-ltadd 10403  ax-pre-mulgt0 10404  ax-pre-sup 10405

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 834  df-3or 1069  df-3an 1070  df-tru 1510  df-fal 1520  df-ex 1743  df-nf 1747  df-sb 2014  df-mo 2544  df-eu 2580  df-clab 2754  df-cleq 2765  df-clel 2840  df-nfc 2912  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3087  df-rex 3088  df-reu 3089  df-rmo 3090  df-rab 3091  df-v 3411  df-sbc 3678  df-csb 3783  df-dif 3828  df-un 3830  df-in 3832  df-ss 3839  df-pss 3841  df-nul 4174  df-if 4345  df-pw 4418  df-sn 4436  df-pr 4438  df-tp 4440  df-op 4442  df-uni 4707  df-int 4744  df-iun 4788  df-br 4924  df-opab 4986  df-mpt 5003  df-tr 5025  df-id 5305  df-eprel 5310  df-po 5319  df-so 5320  df-fr 5359  df-se 5360  df-we 5361  df-xp 5406  df-rel 5407  df-cnv 5408  df-co 5409  df-dm 5410  df-rn 5411  df-res 5412  df-ima 5413  df-pred 5980  df-ord 6026  df-on 6027  df-lim 6028  df-suc 6029  df-iota 6146  df-fun 6184  df-fn 6185  df-f 6186  df-f1 6187  df-fo 6188  df-f1o 6189  df-fv 6190  df-isom 6191  df-riota 6931  df-ov 6973  df-oprab 6974  df-mpo 6975  df-of 7221  df-ofr 7222  df-om 7391  df-1st 7494  df-2nd 7495  df-wrecs 7743  df-recs 7805  df-rdg 7843  df-1o 7897  df-2o 7898  df-oadd 7901  df-er 8081  df-map 8200  df-pm 8201  df-en 8299  df-dom 8300  df-sdom 8301  df-fin 8302  df-sup 8693  df-inf 8694  df-oi 8761  df-dju 9116  df-card 9154  df-pnf 10468  df-mnf 10469  df-xr 10470  df-ltxr 10471  df-le 10472  df-sub 10664  df-neg 10665  df-div 11091  df-nn 11432  df-2 11496  df-3 11497  df-n0 11701  df-z 11787  df-uz 12052  df-q 12156  df-rp 12198  df-xadd 12318  df-ioo 12551  df-ico 12553  df-icc 12554  df-fz 12702  df-fzo 12843  df-fl 12970  df-seq 13178  df-exp 13238  df-hash 13499  df-cj 14309  df-re 14310  df-im 14311  df-sqrt 14445  df-abs 14446  df-clim 14696  df-sum 14894  df-xmet 20230  df-met 20231  df-ovol 23758  df-vol 23759  df-mbf 23913  df-itg1 23914  df-itg2 23915

This theorem is referenced by:  itg2monolem3  24046