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

Theorem itgulm 24911
Description: A uniform limit of integrals of integrable functions converges to the integral of the limit function. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Mar-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
itgulm.z 𝑍 = (ℤ𝑀)
itgulm.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
itgulm.f (𝜑𝐹:𝑍⟶𝐿1)
itgulm.u (𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺)
itgulm.s (𝜑 → (vol‘𝑆) ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
itgulm (𝜑 → (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) ⇝ ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑘,𝐹   𝑘,𝐺,𝑥   𝜑,𝑘,𝑥   𝑘,𝑀,𝑥   𝑆,𝑘,𝑥   𝑘,𝑍,𝑥

Proof of Theorem itgulm
Dummy variables 𝑗 𝑛 𝑟 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 itgulm.z . . . . 5 𝑍 = (ℤ𝑀)
2 itgulm.m . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
32adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
4 itgulm.f . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:𝑍⟶𝐿1)
54ffnd 6511 . . . . . . 7 (𝜑𝐹 Fn 𝑍)
6 itgulm.u . . . . . . 7 (𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺)
7 ulmf2 24887 . . . . . . 7 ((𝐹 Fn 𝑍𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑆))
85, 6, 7syl2anc 584 . . . . . 6 (𝜑𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑆))
98adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑆))
10 eqidd 2825 . . . . 5 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍𝑧𝑆)) → ((𝐹𝑛)‘𝑧) = ((𝐹𝑛)‘𝑧))
11 eqidd 2825 . . . . 5 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧𝑆) → (𝐺𝑧) = (𝐺𝑧))
126adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺)
13 simpr 485 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 𝑟 ∈ ℝ+)
14 itgulm.s . . . . . . . 8 (𝜑 → (vol‘𝑆) ∈ ℝ)
1514adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → (vol‘𝑆) ∈ ℝ)
16 ulmcl 24884 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺𝐺:𝑆⟶ℂ)
17 fdm 6518 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺:𝑆⟶ℂ → dom 𝐺 = 𝑆)
186, 16, 173syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → dom 𝐺 = 𝑆)
191, 2, 4, 6, 14iblulm 24910 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐺 ∈ 𝐿1)
20 iblmbf 24283 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ 𝐿1𝐺 ∈ MblFn)
21 mbfdm 24142 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ MblFn → dom 𝐺 ∈ dom vol)
2219, 20, 213syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → dom 𝐺 ∈ dom vol)
2318, 22eqeltrrd 2918 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑆 ∈ dom vol)
24 mblss 24047 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ∈ dom vol → 𝑆 ⊆ ℝ)
25 ovolge0 23997 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ⊆ ℝ → 0 ≤ (vol*‘𝑆))
2623, 24, 253syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ≤ (vol*‘𝑆))
27 mblvol 24046 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ∈ dom vol → (vol‘𝑆) = (vol*‘𝑆))
2823, 27syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (vol‘𝑆) = (vol*‘𝑆))
2926, 28breqtrrd 5090 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ≤ (vol‘𝑆))
3029adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 0 ≤ (vol‘𝑆))
3115, 30ge0p1rpd 12454 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℝ+)
3213, 31rpdivcld 12441 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℝ+)
331, 3, 9, 10, 11, 12, 32ulmi 24889 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
341uztrn2 12254 . . . . . . . 8 ((𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑛𝑍)
358ffvelrnda 6846 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) ∈ (ℂ ↑m 𝑆))
36 elmapi 8421 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹𝑛) ∈ (ℂ ↑m 𝑆) → (𝐹𝑛):𝑆⟶ℂ)
3735, 36syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛):𝑆⟶ℂ)
3837ffvelrnda 6846 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑛𝑍) ∧ 𝑥𝑆) → ((𝐹𝑛)‘𝑥) ∈ ℂ)
3938adantllr 715 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝑍) ∧ 𝑥𝑆) → ((𝐹𝑛)‘𝑥) ∈ ℂ)
4039adantlrr 717 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → ((𝐹𝑛)‘𝑥) ∈ ℂ)
4137feqmptd 6729 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) = (𝑥𝑆 ↦ ((𝐹𝑛)‘𝑥)))
424ffvelrnda 6846 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) ∈ 𝐿1)
4341, 42eqeltrrd 2918 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑥𝑆 ↦ ((𝐹𝑛)‘𝑥)) ∈ 𝐿1)
4443ad2ant2r 743 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑥𝑆 ↦ ((𝐹𝑛)‘𝑥)) ∈ 𝐿1)
456, 16syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐺:𝑆⟶ℂ)
4645ffvelrnda 6846 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥𝑆) → (𝐺𝑥) ∈ ℂ)
4746ad4ant14 748 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (𝐺𝑥) ∈ ℂ)
4845feqmptd 6729 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐺 = (𝑥𝑆 ↦ (𝐺𝑥)))
4948, 19eqeltrrd 2918 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑥𝑆 ↦ (𝐺𝑥)) ∈ 𝐿1)
5049ad2antrr 722 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑥𝑆 ↦ (𝐺𝑥)) ∈ 𝐿1)
5140, 44, 47, 50itgsub 24341 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∫𝑆(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) d𝑥 = (∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥))
5251fveq2d 6670 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (abs‘∫𝑆(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) d𝑥) = (abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)))
5340, 47subcld 10989 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) ∈ ℂ)
5440, 44, 47, 50iblsub 24337 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑥𝑆 ↦ (((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) ∈ 𝐿1)
5553, 54itgcl 24299 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∫𝑆(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) d𝑥 ∈ ℂ)
5655abscld 14789 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (abs‘∫𝑆(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) d𝑥) ∈ ℝ)
5753abscld 14789 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) ∈ ℝ)
5853, 54iblabs 24344 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑥𝑆 ↦ (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)))) ∈ 𝐿1)
5957, 58itgrecl 24313 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∫𝑆(abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ)
60 rpre 12390 . . . . . . . . . . . 12 (𝑟 ∈ ℝ+𝑟 ∈ ℝ)
6160ad2antlr 723 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → 𝑟 ∈ ℝ)
6253, 54itgabs 24350 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (abs‘∫𝑆(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) d𝑥) ≤ ∫𝑆(abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) d𝑥)
6332adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℝ+)
6463rpred 12424 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℝ)
6514ad2antrr 722 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (vol‘𝑆) ∈ ℝ)
6664, 65remulcld 10663 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) · (vol‘𝑆)) ∈ ℝ)
67 fconstmpt 5612 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑆 × {(𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1))}) = (𝑥𝑆 ↦ (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
6823ad2antrr 722 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → 𝑆 ∈ dom vol)
6963rpcnd 12426 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℂ)
70 iblconst 24333 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑆 ∈ dom vol ∧ (vol‘𝑆) ∈ ℝ ∧ (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℂ) → (𝑆 × {(𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1))}) ∈ 𝐿1)
7168, 65, 69, 70syl3anc 1365 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑆 × {(𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1))}) ∈ 𝐿1)
7267, 71eqeltrrid 2922 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1))) ∈ 𝐿1)
7364adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℝ)
74 simprr 769 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
75 fveq2 6666 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = 𝑥 → ((𝐹𝑛)‘𝑧) = ((𝐹𝑛)‘𝑥))
76 fveq2 6666 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = 𝑥 → (𝐺𝑧) = (𝐺𝑥))
7775, 76oveq12d 7169 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = 𝑥 → (((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧)) = (((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)))
7877fveq2d 6670 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = 𝑥 → (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) = (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))))
7978breq1d 5072 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑧 = 𝑥 → ((abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ↔ (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1))))
8079rspccva 3625 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∧ 𝑥𝑆) → (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
8174, 80sylan 580 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
8257, 73, 81ltled 10780 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) ≤ (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
8358, 72, 57, 73, 82itgle 24325 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∫𝑆(abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) d𝑥 ≤ ∫𝑆(𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) d𝑥)
84 itgconst 24334 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑆 ∈ dom vol ∧ (vol‘𝑆) ∈ ℝ ∧ (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℂ) → ∫𝑆(𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) d𝑥 = ((𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) · (vol‘𝑆)))
8568, 65, 69, 84syl3anc 1365 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∫𝑆(𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) d𝑥 = ((𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) · (vol‘𝑆)))
8683, 85breqtrd 5088 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∫𝑆(abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) d𝑥 ≤ ((𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) · (vol‘𝑆)))
8761recnd 10661 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → 𝑟 ∈ ℂ)
8865recnd 10661 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (vol‘𝑆) ∈ ℂ)
8931adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℝ+)
9089rpcnd 12426 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℂ)
9189rpne0d 12429 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((vol‘𝑆) + 1) ≠ 0)
9287, 88, 90, 91div23d 11445 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((𝑟 · (vol‘𝑆)) / ((vol‘𝑆) + 1)) = ((𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) · (vol‘𝑆)))
9365ltp1d 11562 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (vol‘𝑆) < ((vol‘𝑆) + 1))
94 peano2re 10805 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((vol‘𝑆) ∈ ℝ → ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℝ)
9565, 94syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℝ)
96 rpgt0 12394 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑟 ∈ ℝ+ → 0 < 𝑟)
9796ad2antlr 723 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → 0 < 𝑟)
98 ltmul2 11483 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((vol‘𝑆) ∈ ℝ ∧ ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℝ ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑟)) → ((vol‘𝑆) < ((vol‘𝑆) + 1) ↔ (𝑟 · (vol‘𝑆)) < (𝑟 · ((vol‘𝑆) + 1))))
9965, 95, 61, 97, 98syl112anc 1368 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((vol‘𝑆) < ((vol‘𝑆) + 1) ↔ (𝑟 · (vol‘𝑆)) < (𝑟 · ((vol‘𝑆) + 1))))
10093, 99mpbid 233 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑟 · (vol‘𝑆)) < (𝑟 · ((vol‘𝑆) + 1)))
10161, 65remulcld 10663 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑟 · (vol‘𝑆)) ∈ ℝ)
102101, 61, 89ltdivmul2d 12476 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (((𝑟 · (vol‘𝑆)) / ((vol‘𝑆) + 1)) < 𝑟 ↔ (𝑟 · (vol‘𝑆)) < (𝑟 · ((vol‘𝑆) + 1))))
103100, 102mpbird 258 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((𝑟 · (vol‘𝑆)) / ((vol‘𝑆) + 1)) < 𝑟)
10492, 103eqbrtrrd 5086 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) · (vol‘𝑆)) < 𝑟)
10559, 66, 61, 86, 104lelttrd 10790 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∫𝑆(abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) d𝑥 < 𝑟)
10656, 59, 61, 62, 105lelttrd 10790 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (abs‘∫𝑆(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) d𝑥) < 𝑟)
10752, 106eqbrtrrd 5086 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟)
108107expr 457 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝑍) → (∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) → (abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟))
10934, 108sylan2 592 . . . . . . 7 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗))) → (∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) → (abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟))
110109anassrs 468 . . . . . 6 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ𝑗)) → (∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) → (abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟))
111110ralimdva 3181 . . . . 5 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) → (∀𝑛 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) → ∀𝑛 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟))
112111reximdva 3278 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → (∃𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) → ∃𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟))
11333, 112mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟)
114113ralrimiva 3186 . 2 (𝜑 → ∀𝑟 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟)
1151fvexi 6680 . . . . 5 𝑍 ∈ V
116115mptex 6984 . . . 4 (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) ∈ V
117116a1i 11 . . 3 (𝜑 → (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) ∈ V)
118 fveq2 6666 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑛))
119118fveq1d 6668 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑛 → ((𝐹𝑘)‘𝑥) = ((𝐹𝑛)‘𝑥))
120119adantr 481 . . . . . 6 ((𝑘 = 𝑛𝑥𝑆) → ((𝐹𝑘)‘𝑥) = ((𝐹𝑛)‘𝑥))
121120itgeq2dv 24297 . . . . 5 (𝑘 = 𝑛 → ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥 = ∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥)
122 eqid 2824 . . . . 5 (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) = (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥)
123 itgex 24286 . . . . 5 𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 ∈ V
124121, 122, 123fvmpt 6764 . . . 4 (𝑛𝑍 → ((𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥)‘𝑛) = ∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥)
125124adantl 482 . . 3 ((𝜑𝑛𝑍) → ((𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥)‘𝑛) = ∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥)
12646, 49itgcl 24299 . . 3 (𝜑 → ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥 ∈ ℂ)
12738, 43itgcl 24299 . . 3 ((𝜑𝑛𝑍) → ∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 ∈ ℂ)
1281, 2, 117, 125, 126, 127clim2c 14855 . 2 (𝜑 → ((𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) ⇝ ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥 ↔ ∀𝑟 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟))
129114, 128mpbird 258 1 (𝜑 → (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) ⇝ ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 207  wa 396   = wceq 1530  wcel 2106  wral 3142  wrex 3143  Vcvv 3499  wss 3939  {csn 4563   class class class wbr 5062  cmpt 5142   × cxp 5551  dom cdm 5553   Fn wfn 6346  wf 6347  cfv 6351  (class class class)co 7151  m cmap 8399  cc 10527  cr 10528  0cc0 10529  1c1 10530   + caddc 10532   · cmul 10534   < clt 10667  cle 10668  cmin 10862   / cdiv 11289  cz 11973  cuz 12235  +crp 12382  abscabs 14586  cli 14834  vol*covol 23978  volcvol 23979  MblFncmbf 24130  𝐿1cibl 24133  citg 24134  𝑢culm 24879
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1904  ax-6 1963  ax-7 2008  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2152  ax-12 2167  ax-13 2385  ax-ext 2796  ax-rep 5186  ax-sep 5199  ax-nul 5206  ax-pow 5262  ax-pr 5325  ax-un 7454  ax-inf2 9096  ax-cc 9849  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-addrcl 10590  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-mulcom 10593  ax-addass 10594  ax-mulass 10595  ax-distr 10596  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-1rid 10599  ax-rnegex 10600  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604  ax-pre-ltadd 10605  ax-pre-mulgt0 10606  ax-pre-sup 10607  ax-addf 10608  ax-mulf 10609
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 844  df-3or 1082  df-3an 1083  df-tru 1533  df-fal 1543  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2063  df-mo 2615  df-eu 2649  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2897  df-nfc 2967  df-ne 3021  df-nel 3128  df-ral 3147  df-rex 3148  df-reu 3149  df-rmo 3150  df-rab 3151  df-v 3501  df-sbc 3776  df-csb 3887  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3955  df-pss 3957  df-nul 4295  df-if 4470  df-pw 4543  df-sn 4564  df-pr 4566  df-tp 4568  df-op 4570  df-uni 4837  df-int 4874  df-iun 4918  df-iin 4919  df-disj 5028  df-br 5063  df-opab 5125  df-mpt 5143  df-tr 5169  df-id 5458  df-eprel 5463  df-po 5472  df-so 5473  df-fr 5512  df-se 5513  df-we 5514  df-xp 5559  df-rel 5560  df-cnv 5561  df-co 5562  df-dm 5563  df-rn 5564  df-res 5565  df-ima 5566  df-pred 6145  df-ord 6191  df-on 6192  df-lim 6193  df-suc 6194  df-iota 6311  df-fun 6353  df-fn 6354  df-f 6355  df-f1 6356  df-fo 6357  df-f1o 6358  df-fv 6359  df-isom 6360  df-riota 7109  df-ov 7154  df-oprab 7155  df-mpo 7156  df-of 7402  df-ofr 7403  df-om 7572  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-supp 7825  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-1o 8096  df-2o 8097  df-oadd 8100  df-omul 8101  df-er 8282  df-map 8401  df-pm 8402  df-ixp 8454  df-en 8502  df-dom 8503  df-sdom 8504  df-fin 8505  df-fsupp 8826  df-fi 8867  df-sup 8898  df-inf 8899  df-oi 8966  df-dju 9322  df-card 9360  df-acn 9363  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-sub 10864  df-neg 10865  df-div 11290  df-nn 11631  df-2 11692  df-3 11693  df-4 11694  df-5 11695  df-6 11696  df-7 11697  df-8 11698  df-9 11699  df-n0 11890  df-z 11974  df-dec 12091  df-uz 12236  df-q 12341  df-rp 12383  df-xneg 12500  df-xadd 12501  df-xmul 12502  df-ioo 12735  df-ioc 12736  df-ico 12737  df-icc 12738  df-fz 12886  df-fzo 13027  df-fl 13155  df-mod 13231  df-seq 13363  df-exp 13423  df-hash 13684  df-cj 14451  df-re 14452  df-im 14453  df-sqrt 14587  df-abs 14588  df-limsup 14821  df-clim 14838  df-rlim 14839  df-sum 15036  df-struct 16477  df-ndx 16478  df-slot 16479  df-base 16481  df-sets 16482  df-ress 16483  df-plusg 16570  df-mulr 16571  df-starv 16572  df-sca 16573  df-vsca 16574  df-ip 16575  df-tset 16576  df-ple 16577  df-ds 16579  df-unif 16580  df-hom 16581  df-cco 16582  df-rest 16688  df-topn 16689  df-0g 16707  df-gsum 16708  df-topgen 16709  df-pt 16710  df-prds 16713  df-xrs 16767  df-qtop 16772  df-imas 16773  df-xps 16775  df-mre 16849  df-mrc 16850  df-acs 16852  df-mgm 17844  df-sgrp 17892  df-mnd 17903  df-submnd 17947  df-mulg 18157  df-cntz 18379  df-cmn 18830  df-psmet 20453  df-xmet 20454  df-met 20455  df-bl 20456  df-mopn 20457  df-cnfld 20462  df-top 21418  df-topon 21435  df-topsp 21457  df-bases 21470  df-cn 21751  df-cnp 21752  df-cmp 21911  df-tx 22086  df-hmeo 22279  df-xms 22845  df-ms 22846  df-tms 22847  df-cncf 23401  df-ovol 23980  df-vol 23981  df-mbf 24135  df-itg1 24136  df-itg2 24137  df-ibl 24138  df-itg 24139  df-0p 24186  df-ulm 24880
This theorem is referenced by:  itgulm2  24912
  Copyright terms: Public domain W3C validator