MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  itg2seq Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem itg2seq 23728
Description: Definitional property of the 2 integral: for any function 𝐹 there is a countable sequence 𝑔 of simple functions less than 𝐹 whose integrals converge to the integral of 𝐹. (This theorem is for the most part unnecessary in lieu of itg2i1fseq 23741, but unlike that theorem this one doesn't require 𝐹 to be measurable.) (Contributed by Mario Carneiro, 14-Aug-2014.)
Assertion
Ref Expression
itg2seq (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ∃𝑔(𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ (∫2𝐹) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < )))
Distinct variable group:   𝑔,𝑛,𝐹

Proof of Theorem itg2seq
Dummy variables 𝑓 𝑚 𝑥 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nnre 11228 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ)
21ad2antlr 698 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → 𝑛 ∈ ℝ)
3 ltpnf 12158 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℝ → 𝑛 < +∞)
42, 3syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → 𝑛 < +∞)
5 iftrue 4229 . . . . . . . . . . 11 ((∫2𝐹) = +∞ → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) = 𝑛)
65adantl 467 . . . . . . . . . 10 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) = 𝑛)
7 simpr 471 . . . . . . . . . 10 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → (∫2𝐹) = +∞)
84, 6, 73brtr4d 4816 . . . . . . . . 9 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫2𝐹))
9 iffalse 4232 . . . . . . . . . . 11 (¬ (∫2𝐹) = +∞ → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) = ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))
109adantl 467 . . . . . . . . . 10 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) = ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))
11 itg2cl 23718 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → (∫2𝐹) ∈ ℝ*)
12 xrrebnd 12203 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((∫2𝐹) ∈ ℝ* → ((∫2𝐹) ∈ ℝ ↔ (-∞ < (∫2𝐹) ∧ (∫2𝐹) < +∞)))
1311, 12syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ((∫2𝐹) ∈ ℝ ↔ (-∞ < (∫2𝐹) ∧ (∫2𝐹) < +∞)))
14 itg2ge0 23721 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → 0 ≤ (∫2𝐹))
15 mnflt0 12163 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 -∞ < 0
16 mnfxr 10297 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 -∞ ∈ ℝ*
17 0xr 10287 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 0 ∈ ℝ*
18 xrltletr 12192 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((-∞ ∈ ℝ* ∧ 0 ∈ ℝ* ∧ (∫2𝐹) ∈ ℝ*) → ((-∞ < 0 ∧ 0 ≤ (∫2𝐹)) → -∞ < (∫2𝐹)))
1916, 17, 18mp3an12 1561 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((∫2𝐹) ∈ ℝ* → ((-∞ < 0 ∧ 0 ≤ (∫2𝐹)) → -∞ < (∫2𝐹)))
2011, 19syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ((-∞ < 0 ∧ 0 ≤ (∫2𝐹)) → -∞ < (∫2𝐹)))
2115, 20mpani 668 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → (0 ≤ (∫2𝐹) → -∞ < (∫2𝐹)))
2214, 21mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → -∞ < (∫2𝐹))
2322biantrurd 516 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ((∫2𝐹) < +∞ ↔ (-∞ < (∫2𝐹) ∧ (∫2𝐹) < +∞)))
24 nltpnft 12199 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((∫2𝐹) ∈ ℝ* → ((∫2𝐹) = +∞ ↔ ¬ (∫2𝐹) < +∞))
2511, 24syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ((∫2𝐹) = +∞ ↔ ¬ (∫2𝐹) < +∞))
2625con2bid 343 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ((∫2𝐹) < +∞ ↔ ¬ (∫2𝐹) = +∞))
2713, 23, 263bitr2rd 297 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → (¬ (∫2𝐹) = +∞ ↔ (∫2𝐹) ∈ ℝ))
2827biimpa 462 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → (∫2𝐹) ∈ ℝ)
2928adantlr 686 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → (∫2𝐹) ∈ ℝ)
30 nnrp 12044 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ+)
3130rpreccld 12084 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ+)
3231ad2antlr 698 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ+)
3329, 32ltsubrpd 12106 . . . . . . . . . 10 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)) < (∫2𝐹))
3410, 33eqbrtrd 4806 . . . . . . . . 9 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫2𝐹))
358, 34pm2.61dan 796 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫2𝐹))
36 nnrecre 11258 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
3736ad2antlr 698 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
3829, 37resubcld 10659 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
392, 38ifclda 4257 . . . . . . . . . 10 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ)
4039rexrd 10290 . . . . . . . . 9 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ*)
4111adantr 466 . . . . . . . . 9 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∫2𝐹) ∈ ℝ*)
42 xrltnle 10306 . . . . . . . . 9 ((if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ* ∧ (∫2𝐹) ∈ ℝ*) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫2𝐹) ↔ ¬ (∫2𝐹) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))))
4340, 41, 42syl2anc 565 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫2𝐹) ↔ ¬ (∫2𝐹) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))))
4435, 43mpbid 222 . . . . . . 7 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ¬ (∫2𝐹) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))
45 itg2leub 23720 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ*) → ((∫2𝐹) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ ∀𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 → (∫1𝑓) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))))
4640, 45syldan 571 . . . . . . 7 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((∫2𝐹) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ ∀𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 → (∫1𝑓) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))))
4744, 46mtbid 313 . . . . . 6 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ¬ ∀𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 → (∫1𝑓) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))))
48 rexanali 3145 . . . . . 6 (∃𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 ∧ ¬ (∫1𝑓) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))) ↔ ¬ ∀𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 → (∫1𝑓) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))))
4947, 48sylibr 224 . . . . 5 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ∃𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 ∧ ¬ (∫1𝑓) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))))
50 itg1cl 23671 . . . . . . . 8 (𝑓 ∈ dom ∫1 → (∫1𝑓) ∈ ℝ)
51 ltnle 10318 . . . . . . . 8 ((if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ ∧ (∫1𝑓) ∈ ℝ) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1𝑓) ↔ ¬ (∫1𝑓) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))))
5239, 50, 51syl2an 575 . . . . . . 7 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑓 ∈ dom ∫1) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1𝑓) ↔ ¬ (∫1𝑓) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))))
5352anbi2d 606 . . . . . 6 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑓 ∈ dom ∫1) → ((𝑓𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1𝑓)) ↔ (𝑓𝑟𝐹 ∧ ¬ (∫1𝑓) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))))
5453rexbidva 3196 . . . . 5 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∃𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1𝑓)) ↔ ∃𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 ∧ ¬ (∫1𝑓) ≤ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))))
5549, 54mpbird 247 . . . 4 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ∃𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1𝑓)))
5655ralrimiva 3114 . . 3 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ∀𝑛 ∈ ℕ ∃𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1𝑓)))
57 ovex 6822 . . . . 5 (ℝ ↑𝑚 ℝ) ∈ V
58 i1ff 23662 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ dom ∫1𝑥:ℝ⟶ℝ)
59 reex 10228 . . . . . . . 8 ℝ ∈ V
6059, 59elmap 8037 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ (ℝ ↑𝑚 ℝ) ↔ 𝑥:ℝ⟶ℝ)
6158, 60sylibr 224 . . . . . 6 (𝑥 ∈ dom ∫1𝑥 ∈ (ℝ ↑𝑚 ℝ))
6261ssriv 3754 . . . . 5 dom ∫1 ⊆ (ℝ ↑𝑚 ℝ)
6357, 62ssexi 4934 . . . 4 dom ∫1 ∈ V
64 nnenom 12986 . . . 4 ℕ ≈ ω
65 breq1 4787 . . . . 5 (𝑓 = (𝑔𝑛) → (𝑓𝑟𝐹 ↔ (𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹))
66 fveq2 6332 . . . . . 6 (𝑓 = (𝑔𝑛) → (∫1𝑓) = (∫1‘(𝑔𝑛)))
6766breq2d 4796 . . . . 5 (𝑓 = (𝑔𝑛) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1𝑓) ↔ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))
6865, 67anbi12d 608 . . . 4 (𝑓 = (𝑔𝑛) → ((𝑓𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1𝑓)) ↔ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛)))))
6963, 64, 68axcc4 9462 . . 3 (∀𝑛 ∈ ℕ ∃𝑓 ∈ dom ∫1(𝑓𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1𝑓)) → ∃𝑔(𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛)))))
7056, 69syl 17 . 2 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ∃𝑔(𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛)))))
71 simprl 746 . . . . 5 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → 𝑔:ℕ⟶dom ∫1)
72 simpl 468 . . . . . . 7 (((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))) → (𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹)
7372ralimi 3100 . . . . . 6 (∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))) → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹)
7473ad2antll 700 . . . . 5 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹)
7540adantlr 686 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ*)
76 ffvelrn 6500 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑔:ℕ⟶dom ∫1𝑛 ∈ ℕ) → (𝑔𝑛) ∈ dom ∫1)
77 itg1cl 23671 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑔𝑛) ∈ dom ∫1 → (∫1‘(𝑔𝑛)) ∈ ℝ)
7876, 77syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑔:ℕ⟶dom ∫1𝑛 ∈ ℕ) → (∫1‘(𝑔𝑛)) ∈ ℝ)
7978adantll 685 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∫1‘(𝑔𝑛)) ∈ ℝ)
8079rexrd 10290 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∫1‘(𝑔𝑛)) ∈ ℝ*)
81 xrltle 12186 . . . . . . . . . . . . 13 ((if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ* ∧ (∫1‘(𝑔𝑛)) ∈ ℝ*) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛)) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ (∫1‘(𝑔𝑛))))
8275, 80, 81syl2anc 565 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛)) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ (∫1‘(𝑔𝑛))))
83 fveq2 6332 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 = 𝑚 → (𝑔𝑛) = (𝑔𝑚))
8483fveq2d 6336 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = 𝑚 → (∫1‘(𝑔𝑛)) = (∫1‘(𝑔𝑚)))
8584cbvmptv 4882 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚)))
8685rneqi 5490 . . . . . . . . . . . . . . 15 ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) = ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚)))
87 eqid 2770 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))
8878, 87fmptd 6527 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))):ℕ⟶ℝ)
8988adantl 467 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))):ℕ⟶ℝ)
90 frn 6193 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))):ℕ⟶ℝ → ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) ⊆ ℝ)
9189, 90syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) → ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) ⊆ ℝ)
92 ressxr 10284 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ℝ ⊆ ℝ*
9391, 92syl6ss 3762 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) → ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) ⊆ ℝ*)
9493adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) ⊆ ℝ*)
9586, 94syl5eqssr 3797 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))) ⊆ ℝ*)
96 fveq2 6332 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑚 = 𝑛 → (𝑔𝑚) = (𝑔𝑛))
9796fveq2d 6336 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑚 = 𝑛 → (∫1‘(𝑔𝑚)) = (∫1‘(𝑔𝑛)))
98 eqid 2770 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚)))
99 fvex 6342 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (∫1‘(𝑔𝑛)) ∈ V
10097, 98, 99fvmpt 6424 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 ∈ ℕ → ((𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚)))‘𝑛) = (∫1‘(𝑔𝑛)))
101 fvex 6342 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (∫1‘(𝑔𝑚)) ∈ V
102101, 98fnmpti 6162 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))) Fn ℕ
103 fnfvelrn 6499 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))) Fn ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚)))‘𝑛) ∈ ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))))
104102, 103mpan 662 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 ∈ ℕ → ((𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚)))‘𝑛) ∈ ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))))
105100, 104eqeltrrd 2850 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 ∈ ℕ → (∫1‘(𝑔𝑛)) ∈ ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))))
106105adantl 467 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∫1‘(𝑔𝑛)) ∈ ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))))
107 supxrub 12358 . . . . . . . . . . . . . 14 ((ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))) ⊆ ℝ* ∧ (∫1‘(𝑔𝑛)) ∈ ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚)))) → (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ))
10895, 106, 107syl2anc 565 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ))
10986supeq1i 8508 . . . . . . . . . . . . . . 15 sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) = sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )
110 supxrcl 12349 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) ⊆ ℝ* → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
11194, 110syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
112109, 111syl5eqelr 2854 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
113 xrletr 12193 . . . . . . . . . . . . . 14 ((if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ* ∧ (∫1‘(𝑔𝑛)) ∈ ℝ* ∧ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*) → ((if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ (∫1‘(𝑔𝑛)) ∧ (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )))
11475, 80, 112, 113syl3anc 1475 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ (∫1‘(𝑔𝑛)) ∧ (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )))
115108, 114mpan2d 666 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ (∫1‘(𝑔𝑛)) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )))
11682, 115syld 47 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛)) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )))
117116adantld 474 . . . . . . . . . 10 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )))
118117ralimdva 3110 . . . . . . . . 9 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) → (∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))) → ∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )))
119118impr 442 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → ∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ))
120 breq2 4788 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 ↔ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )))
121120ralbidv 3134 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ) → (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )))
122 breq2 4788 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ) → ((∫2𝐹) ≤ 𝑥 ↔ (∫2𝐹) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )))
123121, 122imbi12d 333 . . . . . . . . 9 (𝑥 = sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ) → ((∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 → (∫2𝐹) ≤ 𝑥) ↔ (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ) → (∫2𝐹) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ))))
124 elxr 12154 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℝ* ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∨ 𝑥 = +∞ ∨ 𝑥 = -∞))
125 simplrl 754 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → 𝑥 ∈ ℝ)
126 arch 11490 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑥 ∈ ℝ → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < 𝑛)
127125, 126syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < 𝑛)
1285adantl 467 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) = 𝑛)
129128breq2d 4796 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → (𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ 𝑥 < 𝑛))
130129rexbidv 3199 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → (∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < 𝑛))
131127, 130mpbird 247 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ (∫2𝐹) = +∞) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))
13228adantlr 686 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → (∫2𝐹) ∈ ℝ)
133 simplrl 754 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → 𝑥 ∈ ℝ)
134132, 133resubcld 10659 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → ((∫2𝐹) − 𝑥) ∈ ℝ)
135 simplrr 755 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → 𝑥 < (∫2𝐹))
136133, 132posdifd 10815 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → (𝑥 < (∫2𝐹) ↔ 0 < ((∫2𝐹) − 𝑥)))
137135, 136mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → 0 < ((∫2𝐹) − 𝑥))
138 nnrecl 11491 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((∫2𝐹) − 𝑥) ∈ ℝ ∧ 0 < ((∫2𝐹) − 𝑥)) → ∃𝑛 ∈ ℕ (1 / 𝑛) < ((∫2𝐹) − 𝑥))
139134, 137, 138syl2anc 565 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → ∃𝑛 ∈ ℕ (1 / 𝑛) < ((∫2𝐹) − 𝑥))
14036adantl 467 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
141132adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∫2𝐹) ∈ ℝ)
142133adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ℝ)
143 ltsub13 10710 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((1 / 𝑛) ∈ ℝ ∧ (∫2𝐹) ∈ ℝ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((1 / 𝑛) < ((∫2𝐹) − 𝑥) ↔ 𝑥 < ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))
144140, 141, 142, 143syl3anc 1475 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((1 / 𝑛) < ((∫2𝐹) − 𝑥) ↔ 𝑥 < ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))
1459ad2antlr 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) = ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))
146145breq2d 4796 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ 𝑥 < ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))
147144, 146bitr4d 271 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((1 / 𝑛) < ((∫2𝐹) − 𝑥) ↔ 𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))))
148147rexbidva 3196 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → (∃𝑛 ∈ ℕ (1 / 𝑛) < ((∫2𝐹) − 𝑥) ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))))
149139, 148mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) ∧ ¬ (∫2𝐹) = +∞) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))
150131, 149pm2.61dan 796 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑥 < (∫2𝐹))) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))
151150expr 444 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 < (∫2𝐹) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛)))))
152 rexr 10286 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ ℝ*)
153 xrltnle 10306 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ (∫2𝐹) ∈ ℝ*) → (𝑥 < (∫2𝐹) ↔ ¬ (∫2𝐹) ≤ 𝑥))
154152, 11, 153syl2anr 576 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 < (∫2𝐹) ↔ ¬ (∫2𝐹) ≤ 𝑥))
155152ad2antlr 698 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ℝ*)
15640adantlr 686 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ*)
157 xrltnle 10306 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑥 ∈ ℝ* ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ*) → (𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ ¬ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥))
158155, 156, 157syl2anc 565 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ ¬ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥))
159158rexbidva 3196 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ ¬ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥))
160 rexnal 3142 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (∃𝑛 ∈ ℕ ¬ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 ↔ ¬ ∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥)
161159, 160syl6bb 276 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑛 ∈ ℕ 𝑥 < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ ¬ ∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥))
162151, 154, 1613imtr3d 282 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (¬ (∫2𝐹) ≤ 𝑥 → ¬ ∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥))
163162con4d 115 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 → (∫2𝐹) ≤ 𝑥))
16411adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = +∞) → (∫2𝐹) ∈ ℝ*)
165 pnfge 12168 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((∫2𝐹) ∈ ℝ* → (∫2𝐹) ≤ +∞)
166164, 165syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = +∞) → (∫2𝐹) ≤ +∞)
167 simpr 471 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = +∞) → 𝑥 = +∞)
168166, 167breqtrrd 4812 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = +∞) → (∫2𝐹) ≤ 𝑥)
169168a1d 25 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = +∞) → (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 → (∫2𝐹) ≤ 𝑥))
170 1nn 11232 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 ∈ ℕ
171170ne0ii 4069 . . . . . . . . . . . . . . 15 ℕ ≠ ∅
172 r19.2z 4199 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((ℕ ≠ ∅ ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥) → ∃𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥)
173171, 172mpan 662 . . . . . . . . . . . . . 14 (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 → ∃𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥)
17439adantlr 686 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = -∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ)
175 mnflt 12161 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ → -∞ < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))))
176 rexr 10286 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ → if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ*)
177 xrltnle 10306 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((-∞ ∈ ℝ* ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ*) → (-∞ < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ ¬ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ -∞))
17816, 176, 177sylancr 567 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ → (-∞ < if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ↔ ¬ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ -∞))
179175, 178mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ∈ ℝ → ¬ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ -∞)
180174, 179syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = -∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ¬ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ -∞)
181 simplr 744 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = -∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑥 = -∞)
182181breq2d 4796 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = -∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 ↔ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ -∞))
183180, 182mtbird 314 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = -∞) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ¬ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥)
184183nrexdv 3148 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = -∞) → ¬ ∃𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥)
185184pm2.21d 119 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = -∞) → (∃𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 → (∫2𝐹) ≤ 𝑥))
186173, 185syl5 34 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 = -∞) → (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 → (∫2𝐹) ≤ 𝑥))
187163, 169, 1863jaodan 1541 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∨ 𝑥 = +∞ ∨ 𝑥 = -∞)) → (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 → (∫2𝐹) ≤ 𝑥))
188124, 187sylan2b 573 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑥 ∈ ℝ*) → (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 → (∫2𝐹) ≤ 𝑥))
189188ralrimiva 3114 . . . . . . . . . 10 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ∀𝑥 ∈ ℝ* (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 → (∫2𝐹) ≤ 𝑥))
190189adantr 466 . . . . . . . . 9 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → ∀𝑥 ∈ ℝ* (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ 𝑥 → (∫2𝐹) ≤ 𝑥))
19188ad2antrl 699 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))):ℕ⟶ℝ)
192191, 90syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) ⊆ ℝ)
193192, 92syl6ss 3762 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) ⊆ ℝ*)
194193, 110syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
195109, 194syl5eqelr 2854 . . . . . . . . 9 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
196123, 190, 195rspcdva 3464 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → (∀𝑛 ∈ ℕ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ) → (∫2𝐹) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < )))
197119, 196mpd 15 . . . . . . 7 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → (∫2𝐹) ≤ sup(ran (𝑚 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑚))), ℝ*, < ))
198197, 109syl6breqr 4826 . . . . . 6 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → (∫2𝐹) ≤ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ))
199 itg2ub 23719 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔𝑛) ∈ dom ∫1 ∧ (𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹) → (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ (∫2𝐹))
2001993expia 1113 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔𝑛) ∈ dom ∫1) → ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 → (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ (∫2𝐹)))
20176, 200sylan2 572 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1𝑛 ∈ ℕ)) → ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 → (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ (∫2𝐹)))
202201anassrs 458 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 → (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ (∫2𝐹)))
203202adantrd 475 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))) → (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ (∫2𝐹)))
204203ralimdva 3110 . . . . . . . . . 10 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) → (∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))) → ∀𝑛 ∈ ℕ (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ (∫2𝐹)))
205204impr 442 . . . . . . . . 9 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → ∀𝑛 ∈ ℕ (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ (∫2𝐹))
20684, 87, 101fvmpt 6424 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 ∈ ℕ → ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))‘𝑚) = (∫1‘(𝑔𝑚)))
207206breq1d 4794 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 ∈ ℕ → (((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))‘𝑚) ≤ (∫2𝐹) ↔ (∫1‘(𝑔𝑚)) ≤ (∫2𝐹)))
208207ralbiia 3127 . . . . . . . . . 10 (∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))‘𝑚) ≤ (∫2𝐹) ↔ ∀𝑚 ∈ ℕ (∫1‘(𝑔𝑚)) ≤ (∫2𝐹))
20984breq1d 4794 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 𝑚 → ((∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ (∫2𝐹) ↔ (∫1‘(𝑔𝑚)) ≤ (∫2𝐹)))
210209cbvralv 3319 . . . . . . . . . 10 (∀𝑛 ∈ ℕ (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ (∫2𝐹) ↔ ∀𝑚 ∈ ℕ (∫1‘(𝑔𝑚)) ≤ (∫2𝐹))
211208, 210bitr4i 267 . . . . . . . . 9 (∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))‘𝑚) ≤ (∫2𝐹) ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ (∫1‘(𝑔𝑛)) ≤ (∫2𝐹))
212205, 211sylibr 224 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))‘𝑚) ≤ (∫2𝐹))
213 ffn 6185 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))):ℕ⟶ℝ → (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) Fn ℕ)
214 breq1 4787 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))‘𝑚) → (𝑧 ≤ (∫2𝐹) ↔ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))‘𝑚) ≤ (∫2𝐹)))
215214ralrn 6505 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) Fn ℕ → (∀𝑧 ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))𝑧 ≤ (∫2𝐹) ↔ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))‘𝑚) ≤ (∫2𝐹)))
216191, 213, 2153syl 18 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → (∀𝑧 ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))𝑧 ≤ (∫2𝐹) ↔ ∀𝑚 ∈ ℕ ((𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))‘𝑚) ≤ (∫2𝐹)))
217212, 216mpbird 247 . . . . . . 7 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → ∀𝑧 ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))𝑧 ≤ (∫2𝐹))
21811adantr 466 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → (∫2𝐹) ∈ ℝ*)
219 supxrleub 12360 . . . . . . . 8 ((ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))) ⊆ ℝ* ∧ (∫2𝐹) ∈ ℝ*) → (sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ≤ (∫2𝐹) ↔ ∀𝑧 ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))𝑧 ≤ (∫2𝐹)))
220193, 218, 219syl2anc 565 . . . . . . 7 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → (sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ≤ (∫2𝐹) ↔ ∀𝑧 ∈ ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛)))𝑧 ≤ (∫2𝐹)))
221217, 220mpbird 247 . . . . . 6 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ≤ (∫2𝐹))
22211adantr 466 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) → (∫2𝐹) ∈ ℝ*)
22393, 110syl 17 . . . . . . . 8 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) → sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*)
224 xrletri3 12189 . . . . . . . 8 (((∫2𝐹) ∈ ℝ* ∧ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ∈ ℝ*) → ((∫2𝐹) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ↔ ((∫2𝐹) ≤ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ∧ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ≤ (∫2𝐹))))
225222, 223, 224syl2anc 565 . . . . . . 7 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ 𝑔:ℕ⟶dom ∫1) → ((∫2𝐹) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ↔ ((∫2𝐹) ≤ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ∧ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ≤ (∫2𝐹))))
226225adantrr 688 . . . . . 6 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → ((∫2𝐹) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ↔ ((∫2𝐹) ≤ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ∧ sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ) ≤ (∫2𝐹))))
227198, 221, 226mpbir2and 684 . . . . 5 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → (∫2𝐹) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ))
22871, 74, 2273jca 1121 . . . 4 ((𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) ∧ (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛))))) → (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ (∫2𝐹) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < )))
229228ex 397 . . 3 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ((𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛)))) → (𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ (∫2𝐹) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ))))
230229eximdv 1997 . 2 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → (∃𝑔(𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ ((𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ if((∫2𝐹) = +∞, 𝑛, ((∫2𝐹) − (1 / 𝑛))) < (∫1‘(𝑔𝑛)))) → ∃𝑔(𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ (∫2𝐹) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < ))))
23170, 230mpd 15 1 (𝐹:ℝ⟶(0[,]+∞) → ∃𝑔(𝑔:ℕ⟶dom ∫1 ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑔𝑛) ∘𝑟𝐹 ∧ (∫2𝐹) = sup(ran (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫1‘(𝑔𝑛))), ℝ*, < )))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 382  w3o 1069  w3a 1070   = wceq 1630  wex 1851  wcel 2144  wne 2942  wral 3060  wrex 3061  wss 3721  c0 4061  ifcif 4223   class class class wbr 4784  cmpt 4861  dom cdm 5249  ran crn 5250   Fn wfn 6026  wf 6027  cfv 6031  (class class class)co 6792  𝑟 cofr 7042  𝑚 cmap 8008  supcsup 8501  cr 10136  0cc0 10137  1c1 10138  +∞cpnf 10272  -∞cmnf 10273  *cxr 10274   < clt 10275  cle 10276  cmin 10467   / cdiv 10885  cn 11221  +crp 12034  [,]cicc 12382  1citg1 23602  2citg2 23603
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-rep 4902  ax-sep 4912  ax-nul 4920  ax-pow 4971  ax-pr 5034  ax-un 7095  ax-inf2 8701  ax-cc 9458  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-fal 1636  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-int 4610  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-se 5209  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-isom 6040  df-riota 6753  df-ov 6795  df-oprab 6796  df-mpt2 6797  df-of 7043  df-ofr 7044  df-om 7212  df-1st 7314  df-2nd 7315  df-wrecs 7558  df-recs 7620  df-rdg 7658  df-1o 7712  df-2o 7713  df-oadd 7716  df-er 7895  df-map 8010  df-pm 8011  df-en 8109  df-dom 8110  df-sdom 8111  df-fin 8112  df-sup 8503  df-inf 8504  df-oi 8570  df-card 8964  df-cda 9191  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-n0 11494  df-z 11579  df-uz 11888  df-q 11991  df-rp 12035  df-xadd 12151  df-ioo 12383  df-ico 12385  df-icc 12386  df-fz 12533  df-fzo 12673  df-fl 12800  df-seq 13008  df-exp 13067  df-hash 13321  df-cj 14046  df-re 14047  df-im 14048  df-sqrt 14182  df-abs 14183  df-clim 14426  df-sum 14624  df-xmet 19953  df-met 19954  df-ovol 23451  df-vol 23452  df-mbf 23606  df-itg1 23607  df-itg2 23608
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator