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

Theorem iblitg 23754
Description: If a function is integrable, then the 2 integrals of the function's decompositions all exist. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Jul-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
iblitg.1 (𝜑𝐺 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ 𝑇), 𝑇, 0)))
iblitg.2 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑇 = (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝐾))))
iblitg.3 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐵) ∈ 𝐿1)
iblitg.4 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵𝑉)
Assertion
Ref Expression
iblitg ((𝜑𝐾 ∈ ℤ) → (∫2𝐺) ∈ ℝ)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐾   𝜑,𝑥   𝑥,𝑉
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥)   𝑇(𝑥)   𝐺(𝑥)

Proof of Theorem iblitg
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 iblitg.1 . . . . 5 (𝜑𝐺 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ 𝑇), 𝑇, 0)))
21adantr 466 . . . 4 ((𝜑𝐾 ∈ ℤ) → 𝐺 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ 𝑇), 𝑇, 0)))
3 iblitg.2 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑇 = (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝐾))))
43adantlr 686 . . . . . . 7 (((𝜑𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑇 = (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝐾))))
5 iexpcyc 13175 . . . . . . . . . 10 (𝐾 ∈ ℤ → (i↑(𝐾 mod 4)) = (i↑𝐾))
65oveq2d 6808 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ ℤ → (𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))) = (𝐵 / (i↑𝐾)))
76fveq2d 6336 . . . . . . . 8 (𝐾 ∈ ℤ → (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))) = (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝐾))))
87ad2antlr 698 . . . . . . 7 (((𝜑𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝐴) → (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))) = (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝐾))))
94, 8eqtr4d 2807 . . . . . 6 (((𝜑𝐾 ∈ ℤ) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑇 = (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))))
109ibllem 23750 . . . . 5 ((𝜑𝐾 ∈ ℤ) → if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ 𝑇), 𝑇, 0) = if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))), 0))
1110mpteq2dv 4877 . . . 4 ((𝜑𝐾 ∈ ℤ) → (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ 𝑇), 𝑇, 0)) = (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))), 0)))
122, 11eqtrd 2804 . . 3 ((𝜑𝐾 ∈ ℤ) → 𝐺 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))), 0)))
1312fveq2d 6336 . 2 ((𝜑𝐾 ∈ ℤ) → (∫2𝐺) = (∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))), 0))))
14 oveq2 6800 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = (𝐾 mod 4) → (i↑𝑘) = (i↑(𝐾 mod 4)))
1514oveq2d 6808 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = (𝐾 mod 4) → (𝐵 / (i↑𝑘)) = (𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))
1615fveq2d 6336 . . . . . . . . 9 (𝑘 = (𝐾 mod 4) → (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))) = (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))))
1716breq2d 4796 . . . . . . . 8 (𝑘 = (𝐾 mod 4) → (0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))) ↔ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))))
1817anbi2d 606 . . . . . . 7 (𝑘 = (𝐾 mod 4) → ((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))) ↔ (𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))))))
1918, 16ifbieq1d 4246 . . . . . 6 (𝑘 = (𝐾 mod 4) → if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))), 0) = if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))), 0))
2019mpteq2dv 4877 . . . . 5 (𝑘 = (𝐾 mod 4) → (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))), 0)) = (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))), 0)))
2120fveq2d 6336 . . . 4 (𝑘 = (𝐾 mod 4) → (∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))), 0))) = (∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))), 0))))
2221eleq1d 2834 . . 3 (𝑘 = (𝐾 mod 4) → ((∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))), 0))) ∈ ℝ ↔ (∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))), 0))) ∈ ℝ))
23 iblitg.3 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐵) ∈ 𝐿1)
24 eqidd 2771 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))), 0)) = (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))), 0)))
25 eqidd 2771 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝐴) → (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))) = (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))))
26 iblitg.4 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐵𝑉)
2724, 25, 26isibl2 23752 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑥𝐴𝐵) ∈ 𝐿1 ↔ ((𝑥𝐴𝐵) ∈ MblFn ∧ ∀𝑘 ∈ (0...3)(∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))), 0))) ∈ ℝ)))
2823, 27mpbid 222 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑥𝐴𝐵) ∈ MblFn ∧ ∀𝑘 ∈ (0...3)(∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))), 0))) ∈ ℝ))
2928simprd 477 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (0...3)(∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))), 0))) ∈ ℝ)
3029adantr 466 . . 3 ((𝜑𝐾 ∈ ℤ) → ∀𝑘 ∈ (0...3)(∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘)))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑𝑘))), 0))) ∈ ℝ)
31 4nn 11388 . . . . . 6 4 ∈ ℕ
32 zmodfz 12899 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 4 ∈ ℕ) → (𝐾 mod 4) ∈ (0...(4 − 1)))
3331, 32mpan2 663 . . . . 5 (𝐾 ∈ ℤ → (𝐾 mod 4) ∈ (0...(4 − 1)))
34 4cn 11299 . . . . . . 7 4 ∈ ℂ
35 ax-1cn 10195 . . . . . . 7 1 ∈ ℂ
36 3cn 11296 . . . . . . 7 3 ∈ ℂ
3735, 36addcomi 10428 . . . . . . . 8 (1 + 3) = (3 + 1)
38 df-4 11282 . . . . . . . 8 4 = (3 + 1)
3937, 38eqtr4i 2795 . . . . . . 7 (1 + 3) = 4
4034, 35, 36, 39subaddrii 10571 . . . . . 6 (4 − 1) = 3
4140oveq2i 6803 . . . . 5 (0...(4 − 1)) = (0...3)
4233, 41syl6eleq 2859 . . . 4 (𝐾 ∈ ℤ → (𝐾 mod 4) ∈ (0...3))
4342adantl 467 . . 3 ((𝜑𝐾 ∈ ℤ) → (𝐾 mod 4) ∈ (0...3))
4422, 30, 43rspcdva 3464 . 2 ((𝜑𝐾 ∈ ℤ) → (∫2‘(𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥𝐴 ∧ 0 ≤ (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4))))), (ℜ‘(𝐵 / (i↑(𝐾 mod 4)))), 0))) ∈ ℝ)
4513, 44eqeltrd 2849 1 ((𝜑𝐾 ∈ ℤ) → (∫2𝐺) ∈ ℝ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382   = wceq 1630  wcel 2144  wral 3060  ifcif 4223   class class class wbr 4784  cmpt 4861  cfv 6031  (class class class)co 6792  cr 10136  0cc0 10137  1c1 10138  ici 10139   + caddc 10140  cle 10276  cmin 10467   / cdiv 10885  cn 11221  3c3 11272  4c4 11273  cz 11578  ...cfz 12532   mod cmo 12875  cexp 13066  cre 14044  MblFncmbf 23601  2citg2 23603  𝐿1cibl 23604
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 1990  ax-6 2056  ax-7 2092  ax-8 2146  ax-9 2153  ax-10 2173  ax-11 2189  ax-12 2202  ax-13 2407  ax-ext 2750  ax-sep 4912  ax-nul 4920  ax-pow 4971  ax-pr 5034  ax-un 7095  ax-cnex 10193  ax-resscn 10194  ax-1cn 10195  ax-icn 10196  ax-addcl 10197  ax-addrcl 10198  ax-mulcl 10199  ax-mulrcl 10200  ax-mulcom 10201  ax-addass 10202  ax-mulass 10203  ax-distr 10204  ax-i2m1 10205  ax-1ne0 10206  ax-1rid 10207  ax-rnegex 10208  ax-rrecex 10209  ax-cnre 10210  ax-pre-lttri 10211  ax-pre-lttrn 10212  ax-pre-ltadd 10213  ax-pre-mulgt0 10214  ax-pre-sup 10215
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 827  df-3or 1071  df-3an 1072  df-tru 1633  df-ex 1852  df-nf 1857  df-sb 2049  df-eu 2621  df-mo 2622  df-clab 2757  df-cleq 2763  df-clel 2766  df-nfc 2901  df-ne 2943  df-nel 3046  df-ral 3065  df-rex 3066  df-reu 3067  df-rmo 3068  df-rab 3069  df-v 3351  df-sbc 3586  df-csb 3681  df-dif 3724  df-un 3726  df-in 3728  df-ss 3735  df-pss 3737  df-nul 4062  df-if 4224  df-pw 4297  df-sn 4315  df-pr 4317  df-tp 4319  df-op 4321  df-uni 4573  df-iun 4654  df-br 4785  df-opab 4845  df-mpt 4862  df-tr 4885  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-riota 6753  df-ov 6795  df-oprab 6796  df-mpt2 6797  df-om 7212  df-2nd 7315  df-wrecs 7558  df-recs 7620  df-rdg 7658  df-er 7895  df-en 8109  df-dom 8110  df-sdom 8111  df-sup 8503  df-inf 8504  df-pnf 10277  df-mnf 10278  df-xr 10279  df-ltxr 10280  df-le 10281  df-sub 10469  df-neg 10470  df-div 10886  df-nn 11222  df-2 11280  df-3 11281  df-4 11282  df-n0 11494  df-z 11579  df-uz 11888  df-rp 12035  df-fz 12533  df-fl 12800  df-mod 12876  df-seq 13008  df-exp 13067  df-ibl 23609
This theorem is referenced by:  itgcl  23769  itgcnlem  23775  iblss  23790  iblss2  23791  itgsplit  23821
  Copyright terms: Public domain W3C validator