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Theorem ftc1lem6

Description: Lemma for ftc1 . (Contributed by Mario Carneiro, 14-Aug-2014) (Proof shortened by Mario Carneiro, 28-Dec-2016)

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
ftc1.c ⊢ φ → C ∈ A B
ftc1.f ⊢ φ → F ∈ K CnP L ⁡ C
ftc1.j ⊢ J = L ↾ 𝑡 ℝ
ftc1.k ⊢ K = L ↾ 𝑡 D
ftc1.l ⊢ L = TopOpen ⁡ ℂ fld
ftc1.h ⊢ H = z ∈ A B ∖ C ⟼ G ⁡ z − G ⁡ C z − C
Assertion ftc1lem6 ⊢ φ → F ⁡ C ∈ H lim ℂ C

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 ftc1.c ⊢ φ → C ∈ A B
9 ftc1.f ⊢ φ → F ∈ K CnP L ⁡ C
10 ftc1.j ⊢ J = L ↾ 𝑡 ℝ
11 ftc1.k ⊢ K = L ↾ 𝑡 D
12 ftc1.l ⊢ L = TopOpen ⁡ ℂ fld
13 ftc1.h ⊢ H = z ∈ A B ∖ C ⟼ G ⁡ z − G ⁡ C z − C
14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ftc1lem3 ⊢ φ → F : D ⟶ ℂ
15 5 8 sseldd ⊢ φ → C ∈ D
16 14 15 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ C ∈ ℂ
17 cnxmet ⊢ abs ∘ − ∈ ∞Met ⁡ ℂ
18 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
19 6 18 sstrdi ⊢ φ → D ⊆ ℂ
20 19 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → D ⊆ ℂ
21 xmetres2 ⊢ abs ∘ − ∈ ∞Met ⁡ ℂ ∧ D ⊆ ℂ → abs ∘ − ↾ D × D ∈ ∞Met ⁡ D
22 17 20 21 sylancr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → abs ∘ − ↾ D × D ∈ ∞Met ⁡ D
23 17 a1i ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → abs ∘ − ∈ ∞Met ⁡ ℂ
24 eqid ⊢ abs ∘ − ↾ D × D = abs ∘ − ↾ D × D
25 12 cnfldtopn ⊢ L = MetOpen ⁡ abs ∘ −
26 eqid ⊢ MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ D × D = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ D × D
27 24 25 26 metrest ⊢ abs ∘ − ∈ ∞Met ⁡ ℂ ∧ D ⊆ ℂ → L ↾ 𝑡 D = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ D × D
28 17 19 27 sylancr ⊢ φ → L ↾ 𝑡 D = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ D × D
29 11 28 eqtrid ⊢ φ → K = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ D × D
30 29 oveq1d ⊢ φ → K CnP L = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ D × D CnP L
31 30 fveq1d ⊢ φ → K CnP L ⁡ C = MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ D × D CnP L ⁡ C
32 9 31 eleqtrd ⊢ φ → F ∈ MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ D × D CnP L ⁡ C
33 32 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → F ∈ MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ D × D CnP L ⁡ C
34 simpr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → w ∈ ℝ +
35 26 25 metcnpi2 ⊢ abs ∘ − ↾ D × D ∈ ∞Met ⁡ D ∧ abs ∘ − ∈ ∞Met ⁡ ℂ ∧ F ∈ MetOpen ⁡ abs ∘ − ↾ D × D CnP L ⁡ C ∧ w ∈ ℝ + → ∃ v ∈ ℝ + ∀ y ∈ D y abs ∘ − ↾ D × D C < v → F ⁡ y abs ∘ − F ⁡ C < w
36 22 23 33 34 35 syl22anc ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → ∃ v ∈ ℝ + ∀ y ∈ D y abs ∘ − ↾ D × D C < v → F ⁡ y abs ∘ − F ⁡ C < w
37 simpr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → y ∈ D
38 15 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → C ∈ D
39 37 38 ovresd ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → y abs ∘ − ↾ D × D C = y abs ∘ − C
40 19 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + → D ⊆ ℂ
41 40 sselda ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → y ∈ ℂ
42 iccssre ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → A B ⊆ ℝ
43 2 3 42 syl2anc ⊢ φ → A B ⊆ ℝ
44 43 18 sstrdi ⊢ φ → A B ⊆ ℂ
45 ioossicc ⊢ A B ⊆ A B
46 45 8 sselid ⊢ φ → C ∈ A B
47 44 46 sseldd ⊢ φ → C ∈ ℂ
48 47 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → C ∈ ℂ
49 eqid ⊢ abs ∘ − = abs ∘ −
50 49 cnmetdval ⊢ y ∈ ℂ ∧ C ∈ ℂ → y abs ∘ − C = y − C
51 41 48 50 syl2anc ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → y abs ∘ − C = y − C
52 39 51 eqtrd ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → y abs ∘ − ↾ D × D C = y − C
53 52 breq1d ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → y abs ∘ − ↾ D × D C < v ↔ y − C < v
54 14 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + → F : D ⟶ ℂ
55 54 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → F ⁡ y ∈ ℂ
56 16 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → F ⁡ C ∈ ℂ
57 49 cnmetdval ⊢ F ⁡ y ∈ ℂ ∧ F ⁡ C ∈ ℂ → F ⁡ y abs ∘ − F ⁡ C = F ⁡ y − F ⁡ C
58 55 56 57 syl2anc ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → F ⁡ y abs ∘ − F ⁡ C = F ⁡ y − F ⁡ C
59 58 breq1d ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → F ⁡ y abs ∘ − F ⁡ C < w ↔ F ⁡ y − F ⁡ C < w
60 53 59 imbi12d ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ y ∈ D → y abs ∘ − ↾ D × D C < v → F ⁡ y abs ∘ − F ⁡ C < w ↔ y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w
61 60 ralbidva ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + → ∀ y ∈ D y abs ∘ − ↾ D × D C < v → F ⁡ y abs ∘ − F ⁡ C < w ↔ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w
62 simprll ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → s ∈ A B ∖ C
63 eldifsni ⊢ s ∈ A B ∖ C → s ≠ C
64 62 63 syl ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → s ≠ C
65 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → A ∈ ℝ
66 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → B ∈ ℝ
67 4 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → A ≤ B
68 5 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → A B ⊆ D
69 6 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → D ⊆ ℝ
70 7 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → F ∈ 𝐿 1
71 8 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → C ∈ A B
72 9 ad2antrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → F ∈ K CnP L ⁡ C
73 simplrl ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → w ∈ ℝ +
74 simplrr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → v ∈ ℝ +
75 simprlr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w
76 fvoveq1 ⊢ y = u → y − C = u − C
77 76 breq1d ⊢ y = u → y − C < v ↔ u − C < v
78 77 imbrov2fvoveq ⊢ y = u → y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ↔ u − C < v → F ⁡ u − F ⁡ C < w
79 78 rspccva ⊢ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ u ∈ D → u − C < v → F ⁡ u − F ⁡ C < w
80 75 79 sylan ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v ∧ u ∈ D → u − C < v → F ⁡ u − F ⁡ C < w
81 62 eldifad ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → s ∈ A B
82 simprr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → s − C < v
83 1 65 66 67 68 69 70 71 72 10 11 12 13 73 74 80 81 82 ftc1lem5 ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v ∧ s ≠ C → H ⁡ s − F ⁡ C < w
84 64 83 mpdan ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w ∧ s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
85 84 expr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w → s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
86 85 adantld ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C ∧ ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w → s ≠ C ∧ s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
87 86 expr ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + ∧ s ∈ A B ∖ C → ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w → s ≠ C ∧ s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
88 87 ralrimdva ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + → ∀ y ∈ D y − C < v → F ⁡ y − F ⁡ C < w → ∀ s ∈ A B ∖ C s ≠ C ∧ s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
89 61 88 sylbid ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + → ∀ y ∈ D y abs ∘ − ↾ D × D C < v → F ⁡ y abs ∘ − F ⁡ C < w → ∀ s ∈ A B ∖ C s ≠ C ∧ s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
90 89 anassrs ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + ∧ v ∈ ℝ + → ∀ y ∈ D y abs ∘ − ↾ D × D C < v → F ⁡ y abs ∘ − F ⁡ C < w → ∀ s ∈ A B ∖ C s ≠ C ∧ s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
91 90 reximdva ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → ∃ v ∈ ℝ + ∀ y ∈ D y abs ∘ − ↾ D × D C < v → F ⁡ y abs ∘ − F ⁡ C < w → ∃ v ∈ ℝ + ∀ s ∈ A B ∖ C s ≠ C ∧ s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
92 36 91 mpd ⊢ φ ∧ w ∈ ℝ + → ∃ v ∈ ℝ + ∀ s ∈ A B ∖ C s ≠ C ∧ s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
93 92 ralrimiva ⊢ φ → ∀ w ∈ ℝ + ∃ v ∈ ℝ + ∀ s ∈ A B ∖ C s ≠ C ∧ s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
94 1 2 3 4 5 6 7 14 ftc1lem2 ⊢ φ → G : A B ⟶ ℂ
95 94 44 46 dvlem ⊢ φ ∧ z ∈ A B ∖ C → G ⁡ z − G ⁡ C z − C ∈ ℂ
96 95 13 fmptd ⊢ φ → H : A B ∖ C ⟶ ℂ
97 44 ssdifssd ⊢ φ → A B ∖ C ⊆ ℂ
98 96 97 47 ellimc3 ⊢ φ → F ⁡ C ∈ H lim ℂ C ↔ F ⁡ C ∈ ℂ ∧ ∀ w ∈ ℝ + ∃ v ∈ ℝ + ∀ s ∈ A B ∖ C s ≠ C ∧ s − C < v → H ⁡ s − F ⁡ C < w
99 16 93 98 mpbir2and ⊢ φ → F ⁡ C ∈ H lim ℂ C