Metamath Proof Explorer


Theorem i1fibl

Description: A simple function is integrable. (Contributed by Mario Carneiro, 6-Aug-2014)

Ref Expression
Assertion i1fibl ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F ∈ 𝐿 1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 i1ff ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F : ℝ ⟶ ℝ
2 1 feqmptd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F = x ∈ ℝ ⟼ F ⁡ x
3 i1fmbf ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F ∈ MblFn
4 2 3 eqeltrrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ F ⁡ x ∈ MblFn
5 simpr ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → x ∈ ℝ
6 5 biantrurd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → 0 ≤ F ⁡ x ↔ x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ F ⁡ x
7 6 ifbid ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
8 7 mpteq2dva ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
9 8 fveq2d ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
10 eqid ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
11 10 i1fpos ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1
12 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
13 1 ffvelcdmda ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → F ⁡ x ∈ ℝ
14 max1 ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ F ⁡ x ∈ ℝ → 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
15 12 13 14 sylancr ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
16 15 ralrimiva ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
17 reex ⊢ ℝ ∈ V
18 17 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ ∈ V
19 12 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → 0 ∈ ℝ
20 fvex ⊢ F ⁡ x ∈ V
21 c0ex ⊢ 0 ∈ V
22 20 21 ifex ⊢ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ V
23 22 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ V
24 fconstmpt ⊢ ℝ × 0 = x ∈ ℝ ⟼ 0
25 24 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 0 = x ∈ ℝ ⟼ 0
26 eqidd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
27 18 19 23 25 26 ofrfval2 ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ↔ ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
28 16 27 mpbird ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
29 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
30 29 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ ⊆ ℂ
31 22 10 fnmpti ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 Fn ℝ
32 31 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 Fn ℝ
33 30 32 0pledm ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ↔ ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
34 28 33 mpbird ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
35 itg2itg1 ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
36 11 34 35 syl2anc ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
37 9 36 eqtr3d ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
38 itg1cl ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ ℝ
39 11 38 syl ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ ℝ
40 37 39 eqeltrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ ℝ
41 5 biantrurd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → 0 ≤ − F ⁡ x ↔ x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ − F ⁡ x
42 41 ifbid ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
43 42 mpteq2dva ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
44 43 fveq2d ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
45 neg1rr ⊢ − 1 ∈ ℝ
46 45 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → − 1 ∈ ℝ
47 fconstmpt ⊢ ℝ × − 1 = x ∈ ℝ ⟼ − 1
48 47 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × − 1 = x ∈ ℝ ⟼ − 1
49 18 46 13 48 2 offval2 ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × − 1 × f F = x ∈ ℝ ⟼ -1 ⁢ F ⁡ x
50 13 recnd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → F ⁡ x ∈ ℂ
51 50 mulm1d ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → -1 ⁢ F ⁡ x = − F ⁡ x
52 51 mpteq2dva ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ -1 ⁢ F ⁡ x = x ∈ ℝ ⟼ − F ⁡ x
53 49 52 eqtrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × − 1 × f F = x ∈ ℝ ⟼ − F ⁡ x
54 id ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F ∈ dom ⁡ ∫ 1
55 45 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → − 1 ∈ ℝ
56 54 55 i1fmulc ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × − 1 × f F ∈ dom ⁡ ∫ 1
57 53 56 eqeltrrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ − F ⁡ x ∈ dom ⁡ ∫ 1
58 57 i1fposd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1
59 13 renegcld ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → − F ⁡ x ∈ ℝ
60 max1 ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ − F ⁡ x ∈ ℝ → 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
61 12 59 60 sylancr ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
62 61 ralrimiva ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
63 negex ⊢ − F ⁡ x ∈ V
64 63 21 ifex ⊢ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ V
65 64 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ V
66 eqidd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
67 18 19 65 25 66 ofrfval2 ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ↔ ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
68 62 67 mpbird ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
69 eqid ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
70 64 69 fnmpti ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 Fn ℝ
71 70 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 Fn ℝ
72 30 71 0pledm ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ↔ ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
73 68 72 mpbird ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
74 itg2itg1 ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
75 58 73 74 syl2anc ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
76 44 75 eqtr3d ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
77 itg1cl ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ ℝ
78 58 77 syl ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ ℝ
79 76 78 eqeltrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ ℝ
80 13 iblrelem ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ F ⁡ x ∈ 𝐿 1 ↔ x ∈ ℝ ⟼ F ⁡ x ∈ MblFn ∧ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ ℝ
81 4 40 79 80 mpbir3and ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ F ⁡ x ∈ 𝐿 1
82 2 81 eqeltrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F ∈ 𝐿 1