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

Theorem itgulm 24361
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 472 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
4 itgulm.f . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:𝑍⟶𝐿1)
5 ffn 6206 . . . . . . . 8 (𝐹:𝑍⟶𝐿1𝐹 Fn 𝑍)
64, 5syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝐹 Fn 𝑍)
7 itgulm.u . . . . . . 7 (𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺)
8 ulmf2 24337 . . . . . . 7 ((𝐹 Fn 𝑍𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑𝑚 𝑆))
96, 7, 8syl2anc 696 . . . . . 6 (𝜑𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑𝑚 𝑆))
109adantr 472 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑𝑚 𝑆))
11 eqidd 2761 . . . . 5 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍𝑧𝑆)) → ((𝐹𝑛)‘𝑧) = ((𝐹𝑛)‘𝑧))
12 eqidd 2761 . . . . 5 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧𝑆) → (𝐺𝑧) = (𝐺𝑧))
137adantr 472 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺)
14 simpr 479 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 𝑟 ∈ ℝ+)
15 itgulm.s . . . . . . . 8 (𝜑 → (vol‘𝑆) ∈ ℝ)
1615adantr 472 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → (vol‘𝑆) ∈ ℝ)
17 ulmcl 24334 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺𝐺:𝑆⟶ℂ)
18 fdm 6212 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺:𝑆⟶ℂ → dom 𝐺 = 𝑆)
197, 17, 183syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → dom 𝐺 = 𝑆)
201, 2, 4, 7, 15iblulm 24360 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐺 ∈ 𝐿1)
21 iblmbf 23733 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ 𝐿1𝐺 ∈ MblFn)
22 mbfdm 23594 . . . . . . . . . . . 12 (𝐺 ∈ MblFn → dom 𝐺 ∈ dom vol)
2320, 21, 223syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → dom 𝐺 ∈ dom vol)
2419, 23eqeltrrd 2840 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑆 ∈ dom vol)
25 mblss 23499 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ∈ dom vol → 𝑆 ⊆ ℝ)
26 ovolge0 23449 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ⊆ ℝ → 0 ≤ (vol*‘𝑆))
2724, 25, 263syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ≤ (vol*‘𝑆))
28 mblvol 23498 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ∈ dom vol → (vol‘𝑆) = (vol*‘𝑆))
2924, 28syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (vol‘𝑆) = (vol*‘𝑆))
3027, 29breqtrrd 4832 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ≤ (vol‘𝑆))
3130adantr 472 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → 0 ≤ (vol‘𝑆))
3216, 31ge0p1rpd 12095 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℝ+)
3314, 32rpdivcld 12082 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℝ+)
341, 3, 10, 11, 12, 13, 33ulmi 24339 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
351uztrn2 11897 . . . . . . . 8 ((𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)) → 𝑛𝑍)
369ffvelrnda 6522 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) ∈ (ℂ ↑𝑚 𝑆))
37 elmapi 8045 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐹𝑛) ∈ (ℂ ↑𝑚 𝑆) → (𝐹𝑛):𝑆⟶ℂ)
3836, 37syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛):𝑆⟶ℂ)
3938ffvelrnda 6522 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑛𝑍) ∧ 𝑥𝑆) → ((𝐹𝑛)‘𝑥) ∈ ℂ)
4039adantllr 757 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝑍) ∧ 𝑥𝑆) → ((𝐹𝑛)‘𝑥) ∈ ℂ)
4140adantlrr 759 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → ((𝐹𝑛)‘𝑥) ∈ ℂ)
4238feqmptd 6411 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) = (𝑥𝑆 ↦ ((𝐹𝑛)‘𝑥)))
434ffvelrnda 6522 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) ∈ 𝐿1)
4442, 43eqeltrrd 2840 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑥𝑆 ↦ ((𝐹𝑛)‘𝑥)) ∈ 𝐿1)
4544ad2ant2r 800 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑥𝑆 ↦ ((𝐹𝑛)‘𝑥)) ∈ 𝐿1)
467, 17syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐺:𝑆⟶ℂ)
4746ffvelrnda 6522 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥𝑆) → (𝐺𝑥) ∈ ℂ)
4847adantlr 753 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑥𝑆) → (𝐺𝑥) ∈ ℂ)
4948adantlr 753 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (𝐺𝑥) ∈ ℂ)
5046feqmptd 6411 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐺 = (𝑥𝑆 ↦ (𝐺𝑥)))
5150, 20eqeltrrd 2840 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑥𝑆 ↦ (𝐺𝑥)) ∈ 𝐿1)
5251ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑥𝑆 ↦ (𝐺𝑥)) ∈ 𝐿1)
5341, 45, 49, 52itgsub 23791 . . . . . . . . . . 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))
5453fveq2d 6356 . . . . . . . . . 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)))
5541, 49subcld 10584 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) ∈ ℂ)
5641, 45, 49, 52iblsub 23787 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑥𝑆 ↦ (((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) ∈ 𝐿1)
5755, 56itgcl 23749 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∫𝑆(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) d𝑥 ∈ ℂ)
5857abscld 14374 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (abs‘∫𝑆(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) d𝑥) ∈ ℝ)
5955abscld 14374 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) ∈ ℝ)
6055, 56iblabs 23794 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑥𝑆 ↦ (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)))) ∈ 𝐿1)
6159, 60itgrecl 23763 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∫𝑆(abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ)
62 rpre 12032 . . . . . . . . . . . 12 (𝑟 ∈ ℝ+𝑟 ∈ ℝ)
6362ad2antlr 765 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → 𝑟 ∈ ℝ)
6455, 56itgabs 23800 . . . . . . . . . . 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)
6533adantr 472 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℝ+)
6665rpred 12065 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℝ)
6715ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (vol‘𝑆) ∈ ℝ)
6866, 67remulcld 10262 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) · (vol‘𝑆)) ∈ ℝ)
69 fconstmpt 5320 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑆 × {(𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1))}) = (𝑥𝑆 ↦ (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
7024ad2antrr 764 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → 𝑆 ∈ dom vol)
7165rpcnd 12067 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℂ)
72 iblconst 23783 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑆 ∈ dom vol ∧ (vol‘𝑆) ∈ ℝ ∧ (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℂ) → (𝑆 × {(𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1))}) ∈ 𝐿1)
7370, 67, 71, 72syl3anc 1477 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑆 × {(𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1))}) ∈ 𝐿1)
7469, 73syl5eqelr 2844 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑥𝑆 ↦ (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1))) ∈ 𝐿1)
7566adantr 472 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℝ)
76 simprr 813 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
77 fveq2 6352 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = 𝑥 → ((𝐹𝑛)‘𝑧) = ((𝐹𝑛)‘𝑥))
78 fveq2 6352 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑧 = 𝑥 → (𝐺𝑧) = (𝐺𝑥))
7977, 78oveq12d 6831 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑧 = 𝑥 → (((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧)) = (((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)))
8079fveq2d 6356 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 = 𝑥 → (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) = (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))))
8180breq1d 4814 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑧 = 𝑥 → ((abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ↔ (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1))))
8281rspccva 3448 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∧ 𝑥𝑆) → (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
8376, 82sylan 489 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
8459, 75, 83ltled 10377 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) ∧ 𝑥𝑆) → (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) ≤ (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))
8560, 74, 59, 75, 84itgle 23775 . . . . . . . . . . . . 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)
86 itgconst 23784 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑆 ∈ dom vol ∧ (vol‘𝑆) ∈ ℝ ∧ (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) ∈ ℂ) → ∫𝑆(𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) d𝑥 = ((𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) · (vol‘𝑆)))
8770, 67, 71, 86syl3anc 1477 . . . . . . . . . . . . 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)))
8885, 87breqtrd 4830 . . . . . . . . . . . 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)))
8963recnd 10260 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → 𝑟 ∈ ℂ)
9067recnd 10260 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (vol‘𝑆) ∈ ℂ)
9132adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℝ+)
9291rpcnd 12067 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℂ)
9391rpne0d 12070 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((vol‘𝑆) + 1) ≠ 0)
9489, 90, 92, 93div23d 11030 . . . . . . . . . . . . 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)))
9567ltp1d 11146 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (vol‘𝑆) < ((vol‘𝑆) + 1))
96 peano2re 10401 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((vol‘𝑆) ∈ ℝ → ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℝ)
9767, 96syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℝ)
98 rpgt0 12037 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑟 ∈ ℝ+ → 0 < 𝑟)
9998ad2antlr 765 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → 0 < 𝑟)
100 ltmul2 11066 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((vol‘𝑆) ∈ ℝ ∧ ((vol‘𝑆) + 1) ∈ ℝ ∧ (𝑟 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑟)) → ((vol‘𝑆) < ((vol‘𝑆) + 1) ↔ (𝑟 · (vol‘𝑆)) < (𝑟 · ((vol‘𝑆) + 1))))
10167, 97, 63, 99, 100syl112anc 1481 . . . . . . . . . . . . . . 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))))
10295, 101mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑟 · (vol‘𝑆)) < (𝑟 · ((vol‘𝑆) + 1)))
10363, 67remulcld 10262 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (𝑟 · (vol‘𝑆)) ∈ ℝ)
104103, 63, 91ltdivmul2d 12117 . . . . . . . . . . . . . 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))))
105102, 104mpbird 247 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((𝑟 · (vol‘𝑆)) / ((vol‘𝑆) + 1)) < 𝑟)
10694, 105eqbrtrrd 4828 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ((𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) · (vol‘𝑆)) < 𝑟)
10761, 68, 63, 88, 106lelttrd 10387 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → ∫𝑆(abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥))) d𝑥 < 𝑟)
10858, 61, 63, 64, 107lelttrd 10387 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (abs‘∫𝑆(((𝐹𝑛)‘𝑥) − (𝐺𝑥)) d𝑥) < 𝑟)
10954, 108eqbrtrrd 4828 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑛𝑍 ∧ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)))) → (abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟)
110109expr 644 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑛𝑍) → (∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) → (abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟))
11135, 110sylan2 492 . . . . . . 7 (((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ (𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗))) → (∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) → (abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟))
112111anassrs 683 . . . . . 6 ((((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) ∧ 𝑗𝑍) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ𝑗)) → (∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑛)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < (𝑟 / ((vol‘𝑆) + 1)) → (abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟))
113112ralimdva 3100 . . . . 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))
114113reximdva 3155 . . . 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))
11534, 114mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑟 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟)
116115ralrimiva 3104 . 2 (𝜑 → ∀𝑟 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟)
117 fvex 6362 . . . . . 6 (ℤ𝑀) ∈ V
1181, 117eqeltri 2835 . . . . 5 𝑍 ∈ V
119118mptex 6650 . . . 4 (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) ∈ V
120119a1i 11 . . 3 (𝜑 → (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) ∈ V)
121 fveq2 6352 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → (𝐹𝑘) = (𝐹𝑛))
122121fveq1d 6354 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑛 → ((𝐹𝑘)‘𝑥) = ((𝐹𝑛)‘𝑥))
123122adantr 472 . . . . . 6 ((𝑘 = 𝑛𝑥𝑆) → ((𝐹𝑘)‘𝑥) = ((𝐹𝑛)‘𝑥))
124123itgeq2dv 23747 . . . . 5 (𝑘 = 𝑛 → ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥 = ∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥)
125 eqid 2760 . . . . 5 (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) = (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥)
126 itgex 23736 . . . . 5 𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 ∈ V
127124, 125, 126fvmpt 6444 . . . 4 (𝑛𝑍 → ((𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥)‘𝑛) = ∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥)
128127adantl 473 . . 3 ((𝜑𝑛𝑍) → ((𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥)‘𝑛) = ∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥)
12947, 51itgcl 23749 . . 3 (𝜑 → ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥 ∈ ℂ)
13039, 44itgcl 23749 . . 3 ((𝜑𝑛𝑍) → ∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 ∈ ℂ)
1311, 2, 120, 128, 129, 130clim2c 14435 . 2 (𝜑 → ((𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) ⇝ ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥 ↔ ∀𝑟 ∈ ℝ+𝑗𝑍𝑛 ∈ (ℤ𝑗)(abs‘(∫𝑆((𝐹𝑛)‘𝑥) d𝑥 − ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)) < 𝑟))
132116, 131mpbird 247 1 (𝜑 → (𝑘𝑍 ↦ ∫𝑆((𝐹𝑘)‘𝑥) d𝑥) ⇝ ∫𝑆(𝐺𝑥) d𝑥)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  wral 3050  wrex 3051  Vcvv 3340  wss 3715  {csn 4321   class class class wbr 4804  cmpt 4881   × cxp 5264  dom cdm 5266   Fn wfn 6044  wf 6045  cfv 6049  (class class class)co 6813  𝑚 cmap 8023  cc 10126  cr 10127  0cc0 10128  1c1 10129   + caddc 10131   · cmul 10133   < clt 10266  cle 10267  cmin 10458   / cdiv 10876  cz 11569  cuz 11879  +crp 12025  abscabs 14173  cli 14414  vol*covol 23431  volcvol 23432  MblFncmbf 23582  𝐿1cibl 23585  citg 23586  𝑢culm 24329
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-inf2 8711  ax-cc 9449  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205  ax-pre-sup 10206  ax-addf 10207  ax-mulf 10208
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-iin 4675  df-disj 4773  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-of 7062  df-ofr 7063  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-supp 7464  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-2o 7730  df-oadd 7733  df-omul 7734  df-er 7911  df-map 8025  df-pm 8026  df-ixp 8075  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-fsupp 8441  df-fi 8482  df-sup 8513  df-inf 8514  df-oi 8580  df-card 8955  df-acn 8958  df-cda 9182  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-4 11273  df-5 11274  df-6 11275  df-7 11276  df-8 11277  df-9 11278  df-n0 11485  df-z 11570  df-dec 11686  df-uz 11880  df-q 11982  df-rp 12026  df-xneg 12139  df-xadd 12140  df-xmul 12141  df-ioo 12372  df-ioc 12373  df-ico 12374  df-icc 12375  df-fz 12520  df-fzo 12660  df-fl 12787  df-mod 12863  df-seq 12996  df-exp 13055  df-hash 13312  df-cj 14038  df-re 14039  df-im 14040  df-sqrt 14174  df-abs 14175  df-limsup 14401  df-clim 14418  df-rlim 14419  df-sum 14616  df-struct 16061  df-ndx 16062  df-slot 16063  df-base 16065  df-sets 16066  df-ress 16067  df-plusg 16156  df-mulr 16157  df-starv 16158  df-sca 16159  df-vsca 16160  df-ip 16161  df-tset 16162  df-ple 16163  df-ds 16166  df-unif 16167  df-hom 16168  df-cco 16169  df-rest 16285  df-topn 16286  df-0g 16304  df-gsum 16305  df-topgen 16306  df-pt 16307  df-prds 16310  df-xrs 16364  df-qtop 16369  df-imas 16370  df-xps 16372  df-mre 16448  df-mrc 16449  df-acs 16451  df-mgm 17443  df-sgrp 17485  df-mnd 17496  df-submnd 17537  df-mulg 17742  df-cntz 17950  df-cmn 18395  df-psmet 19940  df-xmet 19941  df-met 19942  df-bl 19943  df-mopn 19944  df-cnfld 19949  df-top 20901  df-topon 20918  df-topsp 20939  df-bases 20952  df-cn 21233  df-cnp 21234  df-cmp 21392  df-tx 21567  df-hmeo 21760  df-xms 22326  df-ms 22327  df-tms 22328  df-cncf 22882  df-ovol 23433  df-vol 23434  df-mbf 23587  df-itg1 23588  df-itg2 23589  df-ibl 23590  df-itg 23591  df-0p 23636  df-ulm 24330
This theorem is referenced by:  itgulm2  24362
  Copyright terms: Public domain W3C validator