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Theorem ftc1a

Description: The Fundamental Theorem of Calculus, part one. The function G formed by varying the right endpoint of an integral of F is continuous if F is integrable. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Sep-2014)

Ref Expression
Hypotheses ftc1.g G = x A B A x F t dt
ftc1.a φ A
ftc1.b φ B
ftc1.le φ A B
ftc1.s φ A B D
ftc1.d φ D
ftc1.i φ F 𝐿 1
ftc1a.f φ F : D
Assertion ftc1a φ G : A B cn

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ftc1.g G = x A B A x F t dt
2 ftc1.a φ A
3 ftc1.b φ B
4 ftc1.le φ A B
5 ftc1.s φ A B D
6 ftc1.d φ D
7 ftc1.i φ F 𝐿 1
8 ftc1a.f φ F : D
9 1 2 3 4 5 6 7 8 ftc1lem2 φ G : A B
10 fvexd φ e + w D F w V
11 8 feqmptd φ F = w D F w
12 11 7 eqeltrrd φ w D F w 𝐿 1
13 12 adantr φ e + w D F w 𝐿 1
14 simpr φ e + e +
15 10 13 14 itgcn φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e
16 oveq12 s = z r = y s r = z y
17 16 fveq2d s = z r = y s r = z y
18 17 breq1d s = z r = y s r < d z y < d
19 fveq2 s = z G s = G z
20 fveq2 r = y G r = G y
21 19 20 oveqan12d s = z r = y G s G r = G z G y
22 21 fveq2d s = z r = y G s G r = G z G y
23 22 breq1d s = z r = y G s G r < e G z G y < e
24 18 23 imbi12d s = z r = y s r < d G s G r < e z y < d G z G y < e
25 24 ancoms r = y s = z s r < d G s G r < e z y < d G z G y < e
26 oveq12 s = y r = z s r = y z
27 26 fveq2d s = y r = z s r = y z
28 27 breq1d s = y r = z s r < d y z < d
29 fveq2 s = y G s = G y
30 fveq2 r = z G r = G z
31 29 30 oveqan12d s = y r = z G s G r = G y G z
32 31 fveq2d s = y r = z G s G r = G y G z
33 32 breq1d s = y r = z G s G r < e G y G z < e
34 28 33 imbi12d s = y r = z s r < d G s G r < e y z < d G y G z < e
35 34 ancoms r = z s = y s r < d G s G r < e y z < d G y G z < e
36 iccssre A B A B
37 2 3 36 syl2anc φ A B
38 37 ad2antrr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e A B
39 37 ad3antrrr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B A B
40 simprr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B z A B
41 39 40 sseldd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B z
42 41 recnd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B z
43 simprl φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y A B
44 39 43 sseldd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y
45 44 recnd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y
46 42 45 abssubd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B z y = y z
47 46 breq1d φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B z y < d y z < d
48 9 ad3antrrr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B G : A B
49 48 40 ffvelrnd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B G z
50 48 43 ffvelrnd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B G y
51 49 50 abssubd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B G z G y = G y G z
52 51 breq1d φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B G z G y < e G y G z < e
53 47 52 imbi12d φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B z y < d G z G y < e y z < d G y G z < e
54 simpr3 φ y A B z A B y z y z
55 2 adantr φ y A B z A B y z A
56 3 adantr φ y A B z A B y z B
57 4 adantr φ y A B z A B y z A B
58 5 adantr φ y A B z A B y z A B D
59 6 adantr φ y A B z A B y z D
60 7 adantr φ y A B z A B y z F 𝐿 1
61 8 adantr φ y A B z A B y z F : D
62 simpr1 φ y A B z A B y z y A B
63 simpr2 φ y A B z A B y z z A B
64 1 55 56 57 58 59 60 61 62 63 ftc1lem1 φ y A B z A B y z y z G z G y = y z F t dt
65 54 64 mpdan φ y A B z A B y z G z G y = y z F t dt
66 65 adantlr φ e + d + y A B z A B y z G z G y = y z F t dt
67 66 ad2ant2r φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d G z G y = y z F t dt
68 67 fveq2d φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d G z G y = y z F t dt
69 fvexd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d t y z F t V
70 2 ad3antrrr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d A
71 70 rexrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d A *
72 simprl1 φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y A B
73 3 ad3antrrr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d B
74 elicc2 A B y A B y A y y B
75 70 73 74 syl2anc φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y A B y A y y B
76 72 75 mpbid φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y A y y B
77 76 simp2d φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d A y
78 iooss1 A * A y y z A z
79 71 77 78 syl2anc φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z A z
80 73 rexrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d B *
81 simprl2 φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d z A B
82 elicc2 A B z A B z A z z B
83 70 73 82 syl2anc φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d z A B z A z z B
84 81 83 mpbid φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d z A z z B
85 84 simp3d φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d z B
86 iooss2 B * z B A z A B
87 80 85 86 syl2anc φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d A z A B
88 79 87 sstrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z A B
89 5 ad3antrrr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d A B D
90 88 89 sstrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z D
91 ioombl y z dom vol
92 91 a1i φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z dom vol
93 fvexd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d t D F t V
94 8 feqmptd φ F = t D F t
95 94 7 eqeltrrd φ t D F t 𝐿 1
96 95 ad3antrrr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d t D F t 𝐿 1
97 90 92 93 96 iblss φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d t y z F t 𝐿 1
98 69 97 itgcl φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z F t dt
99 98 abscld φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z F t dt
100 iblmbf t y z F t 𝐿 1 t y z F t MblFn
101 97 100 syl φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d t y z F t MblFn
102 101 69 mbfmptcl φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d t y z F t
103 102 abscld φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d t y z F t
104 69 97 iblabs φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d t y z F t 𝐿 1
105 103 104 itgrecl φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z F t dt
106 simprl φ e + d + e +
107 106 ad2antrr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d e +
108 107 rpred φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d e
109 69 97 itgabs φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z F t dt y z F t dt
110 mblvol y z dom vol vol y z = vol * y z
111 91 110 ax-mp vol y z = vol * y z
112 ioossre y z
113 ovolcl y z vol * y z *
114 112 113 mp1i φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d vol * y z *
115 84 simp1d φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d z
116 76 simp1d φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y
117 115 116 resubcld φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d z y
118 117 rexrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d z y *
119 simprr φ e + d + d +
120 119 ad2antrr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d d +
121 120 rpxrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d d *
122 ioossicc y z y z
123 iccssre y z y z
124 116 115 123 syl2anc φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z
125 ovolss y z y z y z vol * y z vol * y z
126 122 124 125 sylancr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d vol * y z vol * y z
127 simprl3 φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z
128 ovolicc y z y z vol * y z = z y
129 116 115 127 128 syl3anc φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d vol * y z = z y
130 126 129 breqtrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d vol * y z z y
131 116 115 127 abssubge0d φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d z y = z y
132 simprr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d z y < d
133 131 132 eqbrtrrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d z y < d
134 114 118 121 130 133 xrlelttrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d vol * y z < d
135 111 134 eqbrtrid φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d vol y z < d
136 sseq1 u = y z u D y z D
137 fveq2 u = y z vol u = vol y z
138 137 breq1d u = y z vol u < d vol y z < d
139 136 138 anbi12d u = y z u D vol u < d y z D vol y z < d
140 2fveq3 w = t F w = F t
141 140 cbvitgv u F w dw = u F t dt
142 itgeq1 u = y z u F t dt = y z F t dt
143 141 142 eqtrid u = y z u F w dw = y z F t dt
144 143 breq1d u = y z u F w dw < e y z F t dt < e
145 139 144 imbi12d u = y z u D vol u < d u F w dw < e y z D vol y z < d y z F t dt < e
146 simplr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d u dom vol u D vol u < d u F w dw < e
147 145 146 92 rspcdva φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z D vol y z < d y z F t dt < e
148 90 135 147 mp2and φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z F t dt < e
149 99 105 108 109 148 lelttrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d y z F t dt < e
150 68 149 eqbrtrd φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d G z G y < e
151 150 expr φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B y z z y < d G z G y < e
152 25 35 38 53 151 wlogle φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B z y < d G z G y < e
153 152 ralrimivva φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B z y < d G z G y < e
154 153 ex φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B z y < d G z G y < e
155 154 anassrs φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e y A B z A B z y < d G z G y < e
156 155 reximdva φ e + d + u dom vol u D vol u < d u F w dw < e d + y A B z A B z y < d G z G y < e
157 15 156 mpd φ e + d + y A B z A B z y < d G z G y < e
158 r19.12 d + y A B z A B z y < d G z G y < e y A B d + z A B z y < d G z G y < e
159 157 158 syl φ e + y A B d + z A B z y < d G z G y < e
160 159 ralrimiva φ e + y A B d + z A B z y < d G z G y < e
161 ralcom e + y A B d + z A B z y < d G z G y < e y A B e + d + z A B z y < d G z G y < e
162 160 161 sylib φ y A B e + d + z A B z y < d G z G y < e
163 ax-resscn
164 37 163 sstrdi φ A B
165 ssid
166 elcncf2 A B G : A B cn G : A B y A B e + d + z A B z y < d G z G y < e
167 164 165 166 sylancl φ G : A B cn G : A B y A B e + d + z A B z y < d G z G y < e
168 9 162 167 mpbir2and φ G : A B cn