MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  itg2mulclem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem itg2mulclem 24350
Description: Lemma for itg2mulc 24351. (Contributed by Mario Carneiro, 8-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
itg2mulc.2 (𝜑𝐹:ℝ⟶(0[,)+∞))
itg2mulc.3 (𝜑 → (∫2𝐹) ∈ ℝ)
itg2mulclem.4 (𝜑𝐴 ∈ ℝ+)
Assertion
Ref Expression
itg2mulclem (𝜑 → (∫2‘((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹)) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹)))

Proof of Theorem itg2mulclem
Dummy variables 𝑥 𝑓 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 itg2mulc.2 . . . . . . 7 (𝜑𝐹:ℝ⟶(0[,)+∞))
2 icossicc 12814 . . . . . . 7 (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)
3 fss 6501 . . . . . . 7 ((𝐹:ℝ⟶(0[,)+∞) ∧ (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)) → 𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞))
41, 2, 3sylancl 589 . . . . . 6 (𝜑𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞))
54adantr 484 . . . . 5 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞))
6 simpr 488 . . . . . 6 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 𝑓 ∈ dom ∫1)
7 itg2mulclem.4 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ ℝ+)
87rpreccld 12429 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1 / 𝐴) ∈ ℝ+)
98adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (1 / 𝐴) ∈ ℝ+)
109rpred 12419 . . . . . 6 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (1 / 𝐴) ∈ ℝ)
116, 10i1fmulc 24307 . . . . 5 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → ((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓) ∈ dom ∫1)
12 itg2ub 24337 . . . . . 6 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ ((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓) ∈ dom ∫1 ∧ ((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓) ∘r𝐹) → (∫1‘((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓)) ≤ (∫2𝐹))
13123expia 1118 . . . . 5 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ ((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓) ∈ dom ∫1) → (((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓) ∘r𝐹 → (∫1‘((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓)) ≤ (∫2𝐹)))
145, 11, 13syl2anc 587 . . . 4 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓) ∘r𝐹 → (∫1‘((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓)) ≤ (∫2𝐹)))
15 i1ff 24280 . . . . . . . . . 10 (𝑓 ∈ dom ∫1𝑓:ℝ⟶ℝ)
1615adantl 485 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 𝑓:ℝ⟶ℝ)
1716ffvelrnda 6828 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑓𝑦) ∈ ℝ)
18 rge0ssre 12834 . . . . . . . . . . 11 (0[,)+∞) ⊆ ℝ
19 fss 6501 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹:ℝ⟶(0[,)+∞) ∧ (0[,)+∞) ⊆ ℝ) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
201, 18, 19sylancl 589 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
2120adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
2221ffvelrnda 6828 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝐹𝑦) ∈ ℝ)
237rpred 12419 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
2423ad2antrr 725 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈ ℝ)
257rpgt0d 12422 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 < 𝐴)
2625ad2antrr 725 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 0 < 𝐴)
27 ledivmul 11505 . . . . . . . 8 (((𝑓𝑦) ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑦) ∈ ℝ ∧ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝐴)) → (((𝑓𝑦) / 𝐴) ≤ (𝐹𝑦) ↔ (𝑓𝑦) ≤ (𝐴 · (𝐹𝑦))))
2817, 22, 24, 26, 27syl112anc 1371 . . . . . . 7 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (((𝑓𝑦) / 𝐴) ≤ (𝐹𝑦) ↔ (𝑓𝑦) ≤ (𝐴 · (𝐹𝑦))))
2917recnd 10658 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝑓𝑦) ∈ ℂ)
3024recnd 10658 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈ ℂ)
317adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 𝐴 ∈ ℝ+)
3231rpne0d 12424 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 𝐴 ≠ 0)
3332adantr 484 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝐴 ≠ 0)
3429, 30, 33divrec2d 11409 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑓𝑦) / 𝐴) = ((1 / 𝐴) · (𝑓𝑦)))
3534breq1d 5040 . . . . . . 7 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (((𝑓𝑦) / 𝐴) ≤ (𝐹𝑦) ↔ ((1 / 𝐴) · (𝑓𝑦)) ≤ (𝐹𝑦)))
3628, 35bitr3d 284 . . . . . 6 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((𝑓𝑦) ≤ (𝐴 · (𝐹𝑦)) ↔ ((1 / 𝐴) · (𝑓𝑦)) ≤ (𝐹𝑦)))
3736ralbidva 3161 . . . . 5 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (∀𝑦 ∈ ℝ (𝑓𝑦) ≤ (𝐴 · (𝐹𝑦)) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ ((1 / 𝐴) · (𝑓𝑦)) ≤ (𝐹𝑦)))
38 reex 10617 . . . . . . 7 ℝ ∈ V
3938a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → ℝ ∈ V)
40 ovexd 7170 . . . . . 6 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (𝐴 · (𝐹𝑦)) ∈ V)
4116feqmptd 6708 . . . . . 6 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 𝑓 = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝑓𝑦)))
427ad2antrr 725 . . . . . . 7 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈ ℝ+)
43 fconstmpt 5578 . . . . . . . 8 (ℝ × {𝐴}) = (𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝐴)
4443a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (ℝ × {𝐴}) = (𝑦 ∈ ℝ ↦ 𝐴))
451feqmptd 6708 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹 = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑦)))
4645adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 𝐹 = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑦)))
4739, 42, 22, 44, 46offval2 7406 . . . . . 6 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → ((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹) = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝐴 · (𝐹𝑦))))
4839, 17, 40, 41, 47ofrfval2 7407 . . . . 5 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (𝑓r ≤ ((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹) ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ (𝑓𝑦) ≤ (𝐴 · (𝐹𝑦))))
49 ovexd 7170 . . . . . 6 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → ((1 / 𝐴) · (𝑓𝑦)) ∈ V)
508ad2antrr 725 . . . . . . 7 (((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) → (1 / 𝐴) ∈ ℝ+)
51 fconstmpt 5578 . . . . . . . 8 (ℝ × {(1 / 𝐴)}) = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (1 / 𝐴))
5251a1i 11 . . . . . . 7 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (ℝ × {(1 / 𝐴)}) = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (1 / 𝐴)))
5339, 50, 17, 52, 41offval2 7406 . . . . . 6 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → ((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓) = (𝑦 ∈ ℝ ↦ ((1 / 𝐴) · (𝑓𝑦))))
5439, 49, 22, 53, 46ofrfval2 7407 . . . . 5 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓) ∘r𝐹 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ ((1 / 𝐴) · (𝑓𝑦)) ≤ (𝐹𝑦)))
5537, 48, 543bitr4d 314 . . . 4 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (𝑓r ≤ ((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹) ↔ ((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓) ∘r𝐹))
566, 10itg1mulc 24308 . . . . . . 7 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (∫1‘((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓)) = ((1 / 𝐴) · (∫1𝑓)))
57 itg1cl 24289 . . . . . . . . . 10 (𝑓 ∈ dom ∫1 → (∫1𝑓) ∈ ℝ)
5857adantl 485 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (∫1𝑓) ∈ ℝ)
5958recnd 10658 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (∫1𝑓) ∈ ℂ)
6023adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 𝐴 ∈ ℝ)
6160recnd 10658 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 𝐴 ∈ ℂ)
6259, 61, 32divrec2d 11409 . . . . . . 7 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → ((∫1𝑓) / 𝐴) = ((1 / 𝐴) · (∫1𝑓)))
6356, 62eqtr4d 2836 . . . . . 6 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (∫1‘((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓)) = ((∫1𝑓) / 𝐴))
6463breq1d 5040 . . . . 5 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → ((∫1‘((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓)) ≤ (∫2𝐹) ↔ ((∫1𝑓) / 𝐴) ≤ (∫2𝐹)))
65 itg2mulc.3 . . . . . . 7 (𝜑 → (∫2𝐹) ∈ ℝ)
6665adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (∫2𝐹) ∈ ℝ)
6725adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → 0 < 𝐴)
68 ledivmul 11505 . . . . . 6 (((∫1𝑓) ∈ ℝ ∧ (∫2𝐹) ∈ ℝ ∧ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝐴)) → (((∫1𝑓) / 𝐴) ≤ (∫2𝐹) ↔ (∫1𝑓) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹))))
6958, 66, 60, 67, 68syl112anc 1371 . . . . 5 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (((∫1𝑓) / 𝐴) ≤ (∫2𝐹) ↔ (∫1𝑓) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹))))
7064, 69bitr2d 283 . . . 4 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → ((∫1𝑓) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹)) ↔ (∫1‘((ℝ × {(1 / 𝐴)}) ∘f · 𝑓)) ≤ (∫2𝐹)))
7114, 55, 703imtr4d 297 . . 3 ((𝜑𝑓 ∈ dom ∫1) → (𝑓r ≤ ((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹) → (∫1𝑓) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹))))
7271ralrimiva 3149 . 2 (𝜑 → ∀𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓r ≤ ((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹) → (∫1𝑓) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹))))
73 ge0mulcl 12839 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ (0[,)+∞) ∧ 𝑦 ∈ (0[,)+∞)) → (𝑥 · 𝑦) ∈ (0[,)+∞))
7473adantl 485 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (0[,)+∞) ∧ 𝑦 ∈ (0[,)+∞))) → (𝑥 · 𝑦) ∈ (0[,)+∞))
75 fconstg 6540 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℝ+ → (ℝ × {𝐴}):ℝ⟶{𝐴})
767, 75syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (ℝ × {𝐴}):ℝ⟶{𝐴})
77 rpre 12385 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ∈ ℝ)
78 rpge0 12390 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ ℝ+ → 0 ≤ 𝐴)
79 elrege0 12832 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ (0[,)+∞) ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝐴))
8077, 78, 79sylanbrc 586 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ ℝ+𝐴 ∈ (0[,)+∞))
817, 80syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ∈ (0[,)+∞))
8281snssd 4702 . . . . . 6 (𝜑 → {𝐴} ⊆ (0[,)+∞))
8376, 82fssd 6502 . . . . 5 (𝜑 → (ℝ × {𝐴}):ℝ⟶(0[,)+∞))
8438a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → ℝ ∈ V)
85 inidm 4145 . . . . 5 (ℝ ∩ ℝ) = ℝ
8674, 83, 1, 84, 84, 85off 7404 . . . 4 (𝜑 → ((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹):ℝ⟶(0[,)+∞))
87 fss 6501 . . . 4 ((((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹):ℝ⟶(0[,)+∞) ∧ (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)) → ((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹):ℝ⟶(0[,]+∞))
8886, 2, 87sylancl 589 . . 3 (𝜑 → ((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹):ℝ⟶(0[,]+∞))
8923, 65remulcld 10660 . . . 4 (𝜑 → (𝐴 · (∫2𝐹)) ∈ ℝ)
9089rexrd 10680 . . 3 (𝜑 → (𝐴 · (∫2𝐹)) ∈ ℝ*)
91 itg2leub 24338 . . 3 ((((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹):ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝐴 · (∫2𝐹)) ∈ ℝ*) → ((∫2‘((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹)) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹)) ↔ ∀𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓r ≤ ((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹) → (∫1𝑓) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹)))))
9288, 90, 91syl2anc 587 . 2 (𝜑 → ((∫2‘((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹)) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹)) ↔ ∀𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓r ≤ ((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹) → (∫1𝑓) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹)))))
9372, 92mpbird 260 1 (𝜑 → (∫2‘((ℝ × {𝐴}) ∘f · 𝐹)) ≤ (𝐴 · (∫2𝐹)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399   = wceq 1538  wcel 2111  wne 2987  wral 3106  Vcvv 3441  wss 3881  {csn 4525   class class class wbr 5030  cmpt 5110   × cxp 5517  dom cdm 5519  wf 6320  cfv 6324  (class class class)co 7135  f cof 7387  r cofr 7388  cr 10525  0cc0 10526  1c1 10527   · cmul 10531  +∞cpnf 10661  *cxr 10663   < clt 10664  cle 10665   / cdiv 11286  +crp 12377  [,)cico 12728  [,]cicc 12729  1citg1 24219  2citg2 24220
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-inf2 9088  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-int 4839  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-se 5479  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-isom 6333  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-of 7389  df-ofr 7390  df-om 7561  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-1o 8085  df-2o 8086  df-oadd 8089  df-er 8272  df-map 8391  df-pm 8392  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-fin 8496  df-sup 8890  df-inf 8891  df-oi 8958  df-dju 9314  df-card 9352  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-q 12337  df-rp 12378  df-xadd 12496  df-ioo 12730  df-ico 12732  df-icc 12733  df-fz 12886  df-fzo 13029  df-fl 13157  df-seq 13365  df-exp 13426  df-hash 13687  df-cj 14450  df-re 14451  df-im 14452  df-sqrt 14586  df-abs 14587  df-clim 14837  df-sum 15035  df-xmet 20084  df-met 20085  df-ovol 24068  df-vol 24069  df-mbf 24223  df-itg1 24224  df-itg2 24225
This theorem is referenced by:  itg2mulc  24351
  Copyright terms: Public domain W3C validator