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Theorem fourierdlem82

Description: Integral by substitution, adding a constant to the function's argument, for a function on an open interval with finite limits ad boundary points. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem82.1 G=xABifx=ARifx=BLFABx
fourierdlem82.2 φA
fourierdlem82.3 φB
fourierdlem82.4 φA<B
fourierdlem82.5 φF:AB
fourierdlem82.6 φFAB:ABcn
fourierdlem82.7 φLFlimB
fourierdlem82.8 φRFlimA
fourierdlem82.9 φX
Assertion fourierdlem82 φABFtdt=AXBXFX+tdt

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem82.1 G=xABifx=ARifx=BLFABx
2 fourierdlem82.2 φA
3 fourierdlem82.3 φB
4 fourierdlem82.4 φA<B
5 fourierdlem82.5 φF:AB
6 fourierdlem82.6 φFAB:ABcn
7 fourierdlem82.7 φLFlimB
8 fourierdlem82.8 φRFlimA
9 fourierdlem82.9 φX
10 2 3 4 ltled φAB
11 2 3 9 10 lesub1dd φAXBX
12 11 ditgpos φAXBXGX+tdt=AXBXGX+tdt
13 iftrue x=Aifx=ARifx=BLFABx=R
14 13 adantl φx=Aifx=ARifx=BLFABx=R
15 iftrue x=Aifx=ARifx=BLFx=R
16 15 adantl φx=Aifx=ARifx=BLFx=R
17 14 16 eqtr4d φx=Aifx=ARifx=BLFABx=ifx=ARifx=BLFx
18 17 adantlr φxABx=Aifx=ARifx=BLFABx=ifx=ARifx=BLFx
19 iffalse ¬x=Aifx=ARifx=BLFABx=ifx=BLFABx
20 iftrue x=Bifx=BLFABx=L
21 19 20 sylan9eq ¬x=Ax=Bifx=ARifx=BLFABx=L
22 21 adantll φxAB¬x=Ax=Bifx=ARifx=BLFABx=L
23 iffalse ¬x=Aifx=ARifx=BLFx=ifx=BLFx
24 iftrue x=Bifx=BLFx=L
25 23 24 sylan9eq ¬x=Ax=Bifx=ARifx=BLFx=L
26 25 adantll φxAB¬x=Ax=Bifx=ARifx=BLFx=L
27 22 26 eqtr4d φxAB¬x=Ax=Bifx=ARifx=BLFABx=ifx=ARifx=BLFx
28 iffalse ¬x=Bifx=BLFABx=FABx
29 28 adantl φxAB¬x=A¬x=Bifx=BLFABx=FABx
30 19 ad2antlr φxAB¬x=A¬x=Bifx=ARifx=BLFABx=ifx=BLFABx
31 iffalse ¬x=Bifx=BLFx=Fx
32 31 adantl φxAB¬x=A¬x=Bifx=BLFx=Fx
33 23 ad2antlr φxAB¬x=A¬x=Bifx=ARifx=BLFx=ifx=BLFx
34 2 rexrd φA*
35 34 ad3antrrr φxAB¬x=A¬x=BA*
36 3 rexrd φB*
37 36 ad3antrrr φxAB¬x=A¬x=BB*
38 2 adantr φxABA
39 3 adantr φxABB
40 simpr φxABxAB
41 eliccre ABxABx
42 38 39 40 41 syl3anc φxABx
43 42 ad2antrr φxAB¬x=A¬x=Bx
44 2 ad2antrr φxAB¬x=AA
45 42 adantr φxAB¬x=Ax
46 elicc2 ABxABxAxxB
47 38 39 46 syl2anc φxABxABxAxxB
48 40 47 mpbid φxABxAxxB
49 48 simp2d φxABAx
50 49 adantr φxAB¬x=AAx
51 neqne ¬x=AxA
52 51 adantl φxAB¬x=AxA
53 44 45 50 52 leneltd φxAB¬x=AA<x
54 53 adantr φxAB¬x=A¬x=BA<x
55 42 adantr φxAB¬x=Bx
56 3 ad2antrr φxAB¬x=BB
57 48 simp3d φxABxB
58 57 adantr φxAB¬x=BxB
59 nesym Bx¬x=B
60 59 biimpri ¬x=BBx
61 60 adantl φxAB¬x=BBx
62 55 56 58 61 leneltd φxAB¬x=Bx<B
63 62 adantlr φxAB¬x=A¬x=Bx<B
64 35 37 43 54 63 eliood φxAB¬x=A¬x=BxAB
65 fvres xABFABx=Fx
66 64 65 syl φxAB¬x=A¬x=BFABx=Fx
67 32 33 66 3eqtr4d φxAB¬x=A¬x=Bifx=ARifx=BLFx=FABx
68 29 30 67 3eqtr4d φxAB¬x=A¬x=Bifx=ARifx=BLFABx=ifx=ARifx=BLFx
69 27 68 pm2.61dan φxAB¬x=Aifx=ARifx=BLFABx=ifx=ARifx=BLFx
70 18 69 pm2.61dan φxABifx=ARifx=BLFABx=ifx=ARifx=BLFx
71 70 mpteq2dva φxABifx=ARifx=BLFABx=xABifx=ARifx=BLFx
72 1 71 eqtrid φG=xABifx=ARifx=BLFx
73 72 adantr φtAXBXG=xABifx=ARifx=BLFx
74 eqeq1 x=X+tx=AX+t=A
75 eqeq1 x=X+tx=BX+t=B
76 fveq2 x=X+tFx=FX+t
77 75 76 ifbieq2d x=X+tifx=BLFx=ifX+t=BLFX+t
78 74 77 ifbieq2d x=X+tifx=ARifx=BLFx=ifX+t=ARifX+t=BLFX+t
79 2 adantr φtAXBXA
80 simpr φtAXBXtAXBX
81 2 9 resubcld φAX
82 81 rexrd φAX*
83 82 adantr φtAXBXAX*
84 3 9 resubcld φBX
85 84 rexrd φBX*
86 85 adantr φtAXBXBX*
87 elioo2 AX*BX*tAXBXtAX<tt<BX
88 83 86 87 syl2anc φtAXBXtAXBXtAX<tt<BX
89 80 88 mpbid φtAXBXtAX<tt<BX
90 89 simp2d φtAXBXAX<t
91 9 adantr φtAXBXX
92 89 simp1d φtAXBXt
93 79 91 92 ltsubadd2d φtAXBXAX<tA<X+t
94 90 93 mpbid φtAXBXA<X+t
95 79 94 gtned φtAXBXX+tA
96 95 neneqd φtAXBX¬X+t=A
97 96 iffalsed φtAXBXifX+t=ARifX+t=BLFX+t=ifX+t=BLFX+t
98 91 92 readdcld φtAXBXX+t
99 89 simp3d φtAXBXt<BX
100 3 adantr φtAXBXB
101 91 92 100 ltaddsub2d φtAXBXX+t<Bt<BX
102 99 101 mpbird φtAXBXX+t<B
103 98 102 ltned φtAXBXX+tB
104 103 neneqd φtAXBX¬X+t=B
105 104 iffalsed φtAXBXifX+t=BLFX+t=FX+t
106 97 105 eqtrd φtAXBXifX+t=ARifX+t=BLFX+t=FX+t
107 78 106 sylan9eqr φtAXBXx=X+tifx=ARifx=BLFx=FX+t
108 79 98 94 ltled φtAXBXAX+t
109 98 100 102 ltled φtAXBXX+tB
110 79 100 98 108 109 eliccd φtAXBXX+tAB
111 5 ffund φFunF
112 111 adantr φtAXBXFunF
113 5 fdmd φdomF=AB
114 113 eqcomd φAB=domF
115 114 adantr φtAXBXAB=domF
116 110 115 eleqtrd φtAXBXX+tdomF
117 fvelrn FunFX+tdomFFX+tranF
118 112 116 117 syl2anc φtAXBXFX+tranF
119 73 107 110 118 fvmptd φtAXBXGX+t=FX+t
120 119 itgeq2dv φAXBXGX+tdt=AXBXFX+tdt
121 5 frnd φranF
122 121 adantr φtAXBXranF
123 111 adantr φtAXBXFunF
124 2 adantr φtAXBXA
125 3 adantr φtAXBXB
126 9 adantr φtAXBXX
127 81 adantr φtAXBXAX
128 84 adantr φtAXBXBX
129 simpr φtAXBXtAXBX
130 eliccre AXBXtAXBXt
131 127 128 129 130 syl3anc φtAXBXt
132 126 131 readdcld φtAXBXX+t
133 elicc2 AXBXtAXBXtAXttBX
134 127 128 133 syl2anc φtAXBXtAXBXtAXttBX
135 129 134 mpbid φtAXBXtAXttBX
136 135 simp2d φtAXBXAXt
137 124 126 131 lesubadd2d φtAXBXAXtAX+t
138 136 137 mpbid φtAXBXAX+t
139 135 simp3d φtAXBXtBX
140 126 131 125 leaddsub2d φtAXBXX+tBtBX
141 139 140 mpbird φtAXBXX+tB
142 124 125 132 138 141 eliccd φtAXBXX+tAB
143 114 adantr φtAXBXAB=domF
144 142 143 eleqtrd φtAXBXX+tdomF
145 123 144 117 syl2anc φtAXBXFX+tranF
146 122 145 sseldd φtAXBXFX+t
147 81 84 146 itgioo φAXBXFX+tdt=AXBXFX+tdt
148 12 120 147 3eqtrrd φAXBXFX+tdt=AXBXGX+tdt
149 nfv xφ
150 2 3 4 5 limcicciooub φFABlimB=FlimB
151 7 150 eleqtrrd φLFABlimB
152 2 3 4 5 limciccioolb φFABlimA=FlimA
153 8 152 eleqtrrd φRFABlimA
154 149 1 2 3 6 151 153 cncfiooicc φG:ABcn
155 2 3 10 9 154 itgsbtaddcnst φAXBXGX+tdt=ABGsds
156 10 ditgpos φABGsds=ABGsds
157 fveq2 s=tGs=Gt
158 157 cbvitgv ABGsds=ABGtdt
159 1 a1i φtABG=xABifx=ARifx=BLFABx
160 2 ad2antrr φtABx=tA
161 simplr φtABx=ttAB
162 34 ad2antrr φtABx=tA*
163 36 ad2antrr φtABx=tB*
164 elioo2 A*B*tABtA<tt<B
165 162 163 164 syl2anc φtABx=ttABtA<tt<B
166 161 165 mpbid φtABx=ttA<tt<B
167 166 simp2d φtABx=tA<t
168 simpr φtABx=tx=t
169 167 168 breqtrrd φtABx=tA<x
170 160 169 gtned φtABx=txA
171 170 neneqd φtABx=t¬x=A
172 171 iffalsed φtABx=tifx=ARifx=BLFABx=ifx=BLFABx
173 166 simp1d φtABx=tt
174 168 173 eqeltrd φtABx=tx
175 166 simp3d φtABx=tt<B
176 168 175 eqbrtrd φtABx=tx<B
177 174 176 ltned φtABx=txB
178 177 neneqd φtABx=t¬x=B
179 178 iffalsed φtABx=tifx=BLFABx=FABx
180 168 161 eqeltrd φtABx=txAB
181 180 65 syl φtABx=tFABx=Fx
182 fveq2 x=tFx=Ft
183 182 adantl φtABx=tFx=Ft
184 181 183 eqtrd φtABx=tFABx=Ft
185 172 179 184 3eqtrd φtABx=tifx=ARifx=BLFABx=Ft
186 ioossicc ABAB
187 simpr φtABtAB
188 186 187 sselid φtABtAB
189 111 adantr φtABFunF
190 114 adantr φtABAB=domF
191 188 190 eleqtrd φtABtdomF
192 fvelrn FunFtdomFFtranF
193 189 191 192 syl2anc φtABFtranF
194 159 185 188 193 fvmptd φtABGt=Ft
195 194 itgeq2dv φABGtdt=ABFtdt
196 158 195 eqtrid φABGsds=ABFtdt
197 5 ffvelcdmda φtABFt
198 2 3 197 itgioo φABFtdt=ABFtdt
199 156 196 198 3eqtrd φABGsds=ABFtdt
200 148 155 199 3eqtrrd φABFtdt=AXBXFX+tdt