Metamath Proof Explorer


Theorem ftc1lem1

Description: Lemma for ftc1a and ftc1 . (Contributed by Mario Carneiro, 31-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses ftc1.g ⊢ G = x ∈ A B ⟼ ∫ A x F ⁡ t dt
ftc1.a ⊢ φ → A ∈ ℝ
ftc1.b ⊢ φ → B ∈ ℝ
ftc1.le ⊢ φ → A ≤ B
ftc1.s ⊢ φ → A B ⊆ D
ftc1.d ⊢ φ → D ⊆ ℝ
ftc1.i ⊢ φ → F ∈ 𝐿 1
ftc1a.f ⊢ φ → F : D ⟶ ℂ
ftc1lem1.x ⊢ φ → X ∈ A B
ftc1lem1.y ⊢ φ → Y ∈ A B
Assertion ftc1lem1 ⊢ φ ∧ X ≤ Y → G ⁡ Y − G ⁡ X = ∫ X Y F ⁡ t dt

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ftc1.g ⊢ G = x ∈ A B ⟼ ∫ A x F ⁡ t dt
2 ftc1.a ⊢ φ → A ∈ ℝ
3 ftc1.b ⊢ φ → B ∈ ℝ
4 ftc1.le ⊢ φ → A ≤ B
5 ftc1.s ⊢ φ → A B ⊆ D
6 ftc1.d ⊢ φ → D ⊆ ℝ
7 ftc1.i ⊢ φ → F ∈ 𝐿 1
8 ftc1a.f ⊢ φ → F : D ⟶ ℂ
9 ftc1lem1.x ⊢ φ → X ∈ A B
10 ftc1lem1.y ⊢ φ → Y ∈ A B
11 oveq2 ⊢ x = Y → A x = A Y
12 itgeq1 ⊢ A x = A Y → ∫ A x F ⁡ t dt = ∫ A Y F ⁡ t dt
13 11 12 syl ⊢ x = Y → ∫ A x F ⁡ t dt = ∫ A Y F ⁡ t dt
14 itgex ⊢ ∫ A Y F ⁡ t dt ∈ V
15 13 1 14 fvmpt ⊢ Y ∈ A B → G ⁡ Y = ∫ A Y F ⁡ t dt
16 10 15 syl ⊢ φ → G ⁡ Y = ∫ A Y F ⁡ t dt
17 16 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → G ⁡ Y = ∫ A Y F ⁡ t dt
18 2 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → A ∈ ℝ
19 iccssre ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → A B ⊆ ℝ
20 2 3 19 syl2anc ⊢ φ → A B ⊆ ℝ
21 20 10 sseldd ⊢ φ → Y ∈ ℝ
22 21 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → Y ∈ ℝ
23 20 9 sseldd ⊢ φ → X ∈ ℝ
24 23 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → X ∈ ℝ
25 elicc2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → X ∈ A B ↔ X ∈ ℝ ∧ A ≤ X ∧ X ≤ B
26 2 3 25 syl2anc ⊢ φ → X ∈ A B ↔ X ∈ ℝ ∧ A ≤ X ∧ X ≤ B
27 9 26 mpbid ⊢ φ → X ∈ ℝ ∧ A ≤ X ∧ X ≤ B
28 27 simp2d ⊢ φ → A ≤ X
29 28 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → A ≤ X
30 simpr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → X ≤ Y
31 elicc2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ Y ∈ ℝ → X ∈ A Y ↔ X ∈ ℝ ∧ A ≤ X ∧ X ≤ Y
32 2 21 31 syl2anc ⊢ φ → X ∈ A Y ↔ X ∈ ℝ ∧ A ≤ X ∧ X ≤ Y
33 32 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → X ∈ A Y ↔ X ∈ ℝ ∧ A ≤ X ∧ X ≤ Y
34 24 29 30 33 mpbir3and ⊢ φ ∧ X ≤ Y → X ∈ A Y
35 3 rexrd ⊢ φ → B ∈ ℝ *
36 elicc2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → Y ∈ A B ↔ Y ∈ ℝ ∧ A ≤ Y ∧ Y ≤ B
37 2 3 36 syl2anc ⊢ φ → Y ∈ A B ↔ Y ∈ ℝ ∧ A ≤ Y ∧ Y ≤ B
38 10 37 mpbid ⊢ φ → Y ∈ ℝ ∧ A ≤ Y ∧ Y ≤ B
39 38 simp3d ⊢ φ → Y ≤ B
40 iooss2 ⊢ B ∈ ℝ * ∧ Y ≤ B → A Y ⊆ A B
41 35 39 40 syl2anc ⊢ φ → A Y ⊆ A B
42 41 5 sstrd ⊢ φ → A Y ⊆ D
43 42 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → A Y ⊆ D
44 43 sselda ⊢ φ ∧ X ≤ Y ∧ t ∈ A Y → t ∈ D
45 8 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ t ∈ D → F ⁡ t ∈ ℂ
46 45 adantlr ⊢ φ ∧ X ≤ Y ∧ t ∈ D → F ⁡ t ∈ ℂ
47 44 46 syldan ⊢ φ ∧ X ≤ Y ∧ t ∈ A Y → F ⁡ t ∈ ℂ
48 27 simp3d ⊢ φ → X ≤ B
49 iooss2 ⊢ B ∈ ℝ * ∧ X ≤ B → A X ⊆ A B
50 35 48 49 syl2anc ⊢ φ → A X ⊆ A B
51 50 5 sstrd ⊢ φ → A X ⊆ D
52 ioombl ⊢ A X ∈ dom ⁡ vol
53 52 a1i ⊢ φ → A X ∈ dom ⁡ vol
54 fvexd ⊢ φ ∧ t ∈ D → F ⁡ t ∈ V
55 8 feqmptd ⊢ φ → F = t ∈ D ⟼ F ⁡ t
56 55 7 eqeltrrd ⊢ φ → t ∈ D ⟼ F ⁡ t ∈ 𝐿 1
57 51 53 54 56 iblss ⊢ φ → t ∈ A X ⟼ F ⁡ t ∈ 𝐿 1
58 57 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → t ∈ A X ⟼ F ⁡ t ∈ 𝐿 1
59 2 rexrd ⊢ φ → A ∈ ℝ *
60 iooss1 ⊢ A ∈ ℝ * ∧ A ≤ X → X Y ⊆ A Y
61 59 28 60 syl2anc ⊢ φ → X Y ⊆ A Y
62 61 41 sstrd ⊢ φ → X Y ⊆ A B
63 62 5 sstrd ⊢ φ → X Y ⊆ D
64 ioombl ⊢ X Y ∈ dom ⁡ vol
65 64 a1i ⊢ φ → X Y ∈ dom ⁡ vol
66 63 65 54 56 iblss ⊢ φ → t ∈ X Y ⟼ F ⁡ t ∈ 𝐿 1
67 66 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → t ∈ X Y ⟼ F ⁡ t ∈ 𝐿 1
68 18 22 34 47 58 67 itgsplitioo ⊢ φ ∧ X ≤ Y → ∫ A Y F ⁡ t dt = ∫ A X F ⁡ t dt + ∫ X Y F ⁡ t dt
69 17 68 eqtrd ⊢ φ ∧ X ≤ Y → G ⁡ Y = ∫ A X F ⁡ t dt + ∫ X Y F ⁡ t dt
70 oveq2 ⊢ x = X → A x = A X
71 itgeq1 ⊢ A x = A X → ∫ A x F ⁡ t dt = ∫ A X F ⁡ t dt
72 70 71 syl ⊢ x = X → ∫ A x F ⁡ t dt = ∫ A X F ⁡ t dt
73 itgex ⊢ ∫ A X F ⁡ t dt ∈ V
74 72 1 73 fvmpt ⊢ X ∈ A B → G ⁡ X = ∫ A X F ⁡ t dt
75 9 74 syl ⊢ φ → G ⁡ X = ∫ A X F ⁡ t dt
76 75 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → G ⁡ X = ∫ A X F ⁡ t dt
77 69 76 oveq12d ⊢ φ ∧ X ≤ Y → G ⁡ Y − G ⁡ X = ∫ A X F ⁡ t dt + ∫ X Y F ⁡ t dt - ∫ A X F ⁡ t dt
78 fvexd ⊢ φ ∧ t ∈ A X → F ⁡ t ∈ V
79 78 57 itgcl ⊢ φ → ∫ A X F ⁡ t dt ∈ ℂ
80 63 sselda ⊢ φ ∧ t ∈ X Y → t ∈ D
81 80 45 syldan ⊢ φ ∧ t ∈ X Y → F ⁡ t ∈ ℂ
82 81 66 itgcl ⊢ φ → ∫ X Y F ⁡ t dt ∈ ℂ
83 79 82 pncan2d ⊢ φ → ∫ A X F ⁡ t dt + ∫ X Y F ⁡ t dt - ∫ A X F ⁡ t dt = ∫ X Y F ⁡ t dt
84 83 adantr ⊢ φ ∧ X ≤ Y → ∫ A X F ⁡ t dt + ∫ X Y F ⁡ t dt - ∫ A X F ⁡ t dt = ∫ X Y F ⁡ t dt
85 77 84 eqtrd ⊢ φ ∧ X ≤ Y → G ⁡ Y − G ⁡ X = ∫ X Y F ⁡ t dt