MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ftc1lem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ftc1lem1 23995
Description: Lemma for ftc1a 23997 and ftc1 24002. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
ftc1.g 𝐺 = (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↦ ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡)
ftc1.a (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
ftc1.b (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
ftc1.le (𝜑𝐴𝐵)
ftc1.s (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝐷)
ftc1.d (𝜑𝐷 ⊆ ℝ)
ftc1.i (𝜑𝐹 ∈ 𝐿1)
ftc1a.f (𝜑𝐹:𝐷⟶ℂ)
ftc1lem1.x (𝜑𝑋 ∈ (𝐴[,]𝐵))
ftc1lem1.y (𝜑𝑌 ∈ (𝐴[,]𝐵))
Assertion
Ref Expression
ftc1lem1 ((𝜑𝑋𝑌) → ((𝐺𝑌) − (𝐺𝑋)) = ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑡,𝐷   𝑡,𝐴,𝑥   𝑡,𝐵,𝑥   𝑡,𝑋,𝑥   𝜑,𝑡,𝑥   𝑡,𝑌,𝑥   𝑡,𝐹,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐺(𝑥,𝑡)

Proof of Theorem ftc1lem1
StepHypRef Expression
1 ftc1lem1.y . . . . . 6 (𝜑𝑌 ∈ (𝐴[,]𝐵))
2 oveq2 6819 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑌 → (𝐴(,)𝑥) = (𝐴(,)𝑌))
3 itgeq1 23736 . . . . . . . 8 ((𝐴(,)𝑥) = (𝐴(,)𝑌) → ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡 = ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
42, 3syl 17 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑌 → ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡 = ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
5 ftc1.g . . . . . . 7 𝐺 = (𝑥 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↦ ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡)
6 itgex 23734 . . . . . . 7 ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡 ∈ V
74, 5, 6fvmpt 6442 . . . . . 6 (𝑌 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (𝐺𝑌) = ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
81, 7syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (𝐺𝑌) = ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
98adantr 472 . . . 4 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝐺𝑌) = ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
10 ftc1.a . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
1110adantr 472 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝐴 ∈ ℝ)
12 ftc1.b . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
13 iccssre 12446 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
1410, 12, 13syl2anc 696 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴[,]𝐵) ⊆ ℝ)
1514, 1sseldd 3743 . . . . . 6 (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
1615adantr 472 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝑌 ∈ ℝ)
17 ftc1lem1.x . . . . . . . 8 (𝜑𝑋 ∈ (𝐴[,]𝐵))
1814, 17sseldd 3743 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
1918adantr 472 . . . . . 6 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝑋 ∈ ℝ)
20 elicc2 12429 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝐵)))
2110, 12, 20syl2anc 696 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝐵)))
2217, 21mpbid 222 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝐵))
2322simp2d 1138 . . . . . . 7 (𝜑𝐴𝑋)
2423adantr 472 . . . . . 6 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝐴𝑋)
25 simpr 479 . . . . . 6 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝑋𝑌)
26 elicc2 12429 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝑌 ∈ ℝ) → (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝑌) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑌)))
2710, 15, 26syl2anc 696 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝑌) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑌)))
2827adantr 472 . . . . . 6 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝑌) ↔ (𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑋𝑋𝑌)))
2919, 24, 25, 28mpbir3and 1428 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑌) → 𝑋 ∈ (𝐴[,]𝑌))
3012rexrd 10279 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐵 ∈ ℝ*)
31 elicc2 12429 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ) → (𝑌 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝑌 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑌𝑌𝐵)))
3210, 12, 31syl2anc 696 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑌 ∈ (𝐴[,]𝐵) ↔ (𝑌 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑌𝑌𝐵)))
331, 32mpbid 222 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑌 ∈ ℝ ∧ 𝐴𝑌𝑌𝐵))
3433simp3d 1139 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑌𝐵)
35 iooss2 12402 . . . . . . . . . 10 ((𝐵 ∈ ℝ*𝑌𝐵) → (𝐴(,)𝑌) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
3630, 34, 35syl2anc 696 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴(,)𝑌) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
37 ftc1.s . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴(,)𝐵) ⊆ 𝐷)
3836, 37sstrd 3752 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴(,)𝑌) ⊆ 𝐷)
3938adantr 472 . . . . . . 7 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝐴(,)𝑌) ⊆ 𝐷)
4039sselda 3742 . . . . . 6 (((𝜑𝑋𝑌) ∧ 𝑡 ∈ (𝐴(,)𝑌)) → 𝑡𝐷)
41 ftc1a.f . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:𝐷⟶ℂ)
4241ffvelrnda 6520 . . . . . . 7 ((𝜑𝑡𝐷) → (𝐹𝑡) ∈ ℂ)
4342adantlr 753 . . . . . 6 (((𝜑𝑋𝑌) ∧ 𝑡𝐷) → (𝐹𝑡) ∈ ℂ)
4440, 43syldan 488 . . . . 5 (((𝜑𝑋𝑌) ∧ 𝑡 ∈ (𝐴(,)𝑌)) → (𝐹𝑡) ∈ ℂ)
4522simp3d 1139 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑋𝐵)
46 iooss2 12402 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℝ*𝑋𝐵) → (𝐴(,)𝑋) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
4730, 45, 46syl2anc 696 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴(,)𝑋) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
4847, 37sstrd 3752 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴(,)𝑋) ⊆ 𝐷)
49 ioombl 23531 . . . . . . . 8 (𝐴(,)𝑋) ∈ dom vol
5049a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴(,)𝑋) ∈ dom vol)
51 fvexd 6362 . . . . . . 7 ((𝜑𝑡𝐷) → (𝐹𝑡) ∈ V)
5241feqmptd 6409 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹 = (𝑡𝐷 ↦ (𝐹𝑡)))
53 ftc1.i . . . . . . . 8 (𝜑𝐹 ∈ 𝐿1)
5452, 53eqeltrrd 2838 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑡𝐷 ↦ (𝐹𝑡)) ∈ 𝐿1)
5548, 50, 51, 54iblss 23768 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑡 ∈ (𝐴(,)𝑋) ↦ (𝐹𝑡)) ∈ 𝐿1)
5655adantr 472 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝑡 ∈ (𝐴(,)𝑋) ↦ (𝐹𝑡)) ∈ 𝐿1)
5710rexrd 10279 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ ℝ*)
58 iooss1 12401 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ℝ*𝐴𝑋) → (𝑋(,)𝑌) ⊆ (𝐴(,)𝑌))
5957, 23, 58syl2anc 696 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑋(,)𝑌) ⊆ (𝐴(,)𝑌))
6059, 36sstrd 3752 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋(,)𝑌) ⊆ (𝐴(,)𝐵))
6160, 37sstrd 3752 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋(,)𝑌) ⊆ 𝐷)
62 ioombl 23531 . . . . . . . 8 (𝑋(,)𝑌) ∈ dom vol
6362a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑋(,)𝑌) ∈ dom vol)
6461, 63, 51, 54iblss 23768 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑡 ∈ (𝑋(,)𝑌) ↦ (𝐹𝑡)) ∈ 𝐿1)
6564adantr 472 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝑡 ∈ (𝑋(,)𝑌) ↦ (𝐹𝑡)) ∈ 𝐿1)
6611, 16, 29, 44, 56, 65itgsplitioo 23801 . . . 4 ((𝜑𝑋𝑌) → ∫(𝐴(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡 = (∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 + ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡))
679, 66eqtrd 2792 . . 3 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝐺𝑌) = (∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 + ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡))
68 oveq2 6819 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑋 → (𝐴(,)𝑥) = (𝐴(,)𝑋))
69 itgeq1 23736 . . . . . . 7 ((𝐴(,)𝑥) = (𝐴(,)𝑋) → ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡 = ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡)
7068, 69syl 17 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → ∫(𝐴(,)𝑥)(𝐹𝑡) d𝑡 = ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡)
71 itgex 23734 . . . . . 6 ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 ∈ V
7270, 5, 71fvmpt 6442 . . . . 5 (𝑋 ∈ (𝐴[,]𝐵) → (𝐺𝑋) = ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡)
7317, 72syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝐺𝑋) = ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡)
7473adantr 472 . . 3 ((𝜑𝑋𝑌) → (𝐺𝑋) = ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡)
7567, 74oveq12d 6829 . 2 ((𝜑𝑋𝑌) → ((𝐺𝑌) − (𝐺𝑋)) = ((∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 + ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡) − ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡))
76 fvexd 6362 . . . . 5 ((𝜑𝑡 ∈ (𝐴(,)𝑋)) → (𝐹𝑡) ∈ V)
7776, 55itgcl 23747 . . . 4 (𝜑 → ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 ∈ ℂ)
7861sselda 3742 . . . . . 6 ((𝜑𝑡 ∈ (𝑋(,)𝑌)) → 𝑡𝐷)
7978, 42syldan 488 . . . . 5 ((𝜑𝑡 ∈ (𝑋(,)𝑌)) → (𝐹𝑡) ∈ ℂ)
8079, 64itgcl 23747 . . . 4 (𝜑 → ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡 ∈ ℂ)
8177, 80pncan2d 10584 . . 3 (𝜑 → ((∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 + ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡) − ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡) = ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
8281adantr 472 . 2 ((𝜑𝑋𝑌) → ((∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡 + ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡) − ∫(𝐴(,)𝑋)(𝐹𝑡) d𝑡) = ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
8375, 82eqtrd 2792 1 ((𝜑𝑋𝑌) → ((𝐺𝑌) − (𝐺𝑋)) = ∫(𝑋(,)𝑌)(𝐹𝑡) d𝑡)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1072   = wceq 1630  wcel 2137  Vcvv 3338  wss 3713   class class class wbr 4802  cmpt 4879  dom cdm 5264  wf 6043  cfv 6047  (class class class)co 6811  cc 10124  cr 10125   + caddc 10129  *cxr 10263  cle 10265  cmin 10456  (,)cioo 12366  [,]cicc 12369  volcvol 23430  𝐿1cibl 23583  citg 23584
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1869  ax-4 1884  ax-5 1986  ax-6 2052  ax-7 2088  ax-8 2139  ax-9 2146  ax-10 2166  ax-11 2181  ax-12 2194  ax-13 2389  ax-ext 2738  ax-rep 4921  ax-sep 4931  ax-nul 4939  ax-pow 4990  ax-pr 5053  ax-un 7112  ax-inf2 8709  ax-cnex 10182  ax-resscn 10183  ax-1cn 10184  ax-icn 10185  ax-addcl 10186  ax-addrcl 10187  ax-mulcl 10188  ax-mulrcl 10189  ax-mulcom 10190  ax-addass 10191  ax-mulass 10192  ax-distr 10193  ax-i2m1 10194  ax-1ne0 10195  ax-1rid 10196  ax-rnegex 10197  ax-rrecex 10198  ax-cnre 10199  ax-pre-lttri 10200  ax-pre-lttrn 10201  ax-pre-ltadd 10202  ax-pre-mulgt0 10203  ax-pre-sup 10204  ax-addf 10205
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1633  df-fal 1636  df-ex 1852  df-nf 1857  df-sb 2045  df-eu 2609  df-mo 2610  df-clab 2745  df-cleq 2751  df-clel 2754  df-nfc 2889  df-ne 2931  df-nel 3034  df-ral 3053  df-rex 3054  df-reu 3055  df-rmo 3056  df-rab 3057  df-v 3340  df-sbc 3575  df-csb 3673  df-dif 3716  df-un 3718  df-in 3720  df-ss 3727  df-pss 3729  df-nul 4057  df-if 4229  df-pw 4302  df-sn 4320  df-pr 4322  df-tp 4324  df-op 4326  df-uni 4587  df-int 4626  df-iun 4672  df-disj 4771  df-br 4803  df-opab 4863  df-mpt 4880  df-tr 4903  df-id 5172  df-eprel 5177  df-po 5185  df-so 5186  df-fr 5223  df-se 5224  df-we 5225  df-xp 5270  df-rel 5271  df-cnv 5272  df-co 5273  df-dm 5274  df-rn 5275  df-res 5276  df-ima 5277  df-pred 5839  df-ord 5885  df-on 5886  df-lim 5887  df-suc 5888  df-iota 6010  df-fun 6049  df-fn 6050  df-f 6051  df-f1 6052  df-fo 6053  df-f1o 6054  df-fv 6055  df-isom 6056  df-riota 6772  df-ov 6814  df-oprab 6815  df-mpt2 6816  df-of 7060  df-ofr 7061  df-om 7229  df-1st 7331  df-2nd 7332  df-wrecs 7574  df-recs 7635  df-rdg 7673  df-1o 7727  df-2o 7728  df-oadd 7731  df-er 7909  df-map 8023  df-pm 8024  df-en 8120  df-dom 8121  df-sdom 8122  df-fin 8123  df-fi 8480  df-sup 8511  df-inf 8512  df-oi 8578  df-card 8953  df-cda 9180  df-pnf 10266  df-mnf 10267  df-xr 10268  df-ltxr 10269  df-le 10270  df-sub 10458  df-neg 10459  df-div 10875  df-nn 11211  df-2 11269  df-3 11270  df-4 11271  df-n0 11483  df-z 11568  df-uz 11878  df-q 11980  df-rp 12024  df-xneg 12137  df-xadd 12138  df-xmul 12139  df-ioo 12370  df-ico 12372  df-icc 12373  df-fz 12518  df-fzo 12658  df-fl 12785  df-mod 12861  df-seq 12994  df-exp 13053  df-hash 13310  df-cj 14036  df-re 14037  df-im 14038  df-sqrt 14172  df-abs 14173  df-clim 14416  df-rlim 14417  df-sum 14614  df-rest 16283  df-topgen 16304  df-psmet 19938  df-xmet 19939  df-met 19940  df-bl 19941  df-mopn 19942  df-top 20899  df-topon 20916  df-bases 20950  df-cmp 21390  df-ovol 23431  df-vol 23432  df-mbf 23585  df-itg1 23586  df-itg2 23587  df-ibl 23588  df-itg 23589  df-0p 23634
This theorem is referenced by:  ftc1a  23997  ftc1lem4  23999  ftc1cnnclem  33794
  Copyright terms: Public domain W3C validator