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Theorem iblabslem

Description: Lemma for iblabs . (Contributed by Mario Carneiro, 25-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses iblabs.1 ⊢ φ ∧ x ∈ A → B ∈ V
iblabs.2 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ 𝐿 1
iblabs.3 ⊢ G = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A F ⁡ B 0
iblabs.4 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ F ⁡ B ∈ 𝐿 1
iblabs.5 ⊢ φ ∧ x ∈ A → F ⁡ B ∈ ℝ
Assertion iblabslem ⊢ φ → G ∈ MblFn ∧ ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 iblabs.1 ⊢ φ ∧ x ∈ A → B ∈ V
2 iblabs.2 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ 𝐿 1
3 iblabs.3 ⊢ G = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A F ⁡ B 0
4 iblabs.4 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ F ⁡ B ∈ 𝐿 1
5 iblabs.5 ⊢ φ ∧ x ∈ A → F ⁡ B ∈ ℝ
6 5 iblrelem ⊢ φ → x ∈ A ⟼ F ⁡ B ∈ 𝐿 1 ↔ x ∈ A ⟼ F ⁡ B ∈ MblFn ∧ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ ℝ
7 4 6 mpbid ⊢ φ → x ∈ A ⟼ F ⁡ B ∈ MblFn ∧ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ ℝ
8 7 simp1d ⊢ φ → x ∈ A ⟼ F ⁡ B ∈ MblFn
9 8 5 mbfdm2 ⊢ φ → A ∈ dom ⁡ vol
10 mblss ⊢ A ∈ dom ⁡ vol → A ⊆ ℝ
11 9 10 syl ⊢ φ → A ⊆ ℝ
12 rembl ⊢ ℝ ∈ dom ⁡ vol
13 12 a1i ⊢ φ → ℝ ∈ dom ⁡ vol
14 iftrue ⊢ x ∈ A → if x ∈ A F ⁡ B 0 = F ⁡ B
15 14 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ A → if x ∈ A F ⁡ B 0 = F ⁡ B
16 5 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ A → F ⁡ B ∈ ℂ
17 16 abscld ⊢ φ ∧ x ∈ A → F ⁡ B ∈ ℝ
18 15 17 eqeltrd ⊢ φ ∧ x ∈ A → if x ∈ A F ⁡ B 0 ∈ ℝ
19 eldifn ⊢ x ∈ ℝ ∖ A → ¬ x ∈ A
20 19 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∖ A → ¬ x ∈ A
21 iffalse ⊢ ¬ x ∈ A → if x ∈ A F ⁡ B 0 = 0
22 20 21 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∖ A → if x ∈ A F ⁡ B 0 = 0
23 14 mpteq2ia ⊢ x ∈ A ⟼ if x ∈ A F ⁡ B 0 = x ∈ A ⟼ F ⁡ B
24 absf ⊢ abs : ℂ ⟶ ℝ
25 24 a1i ⊢ φ → abs : ℂ ⟶ ℝ
26 25 16 cofmpt ⊢ φ → abs ∘ x ∈ A ⟼ F ⁡ B = x ∈ A ⟼ F ⁡ B
27 23 26 eqtr4id ⊢ φ → x ∈ A ⟼ if x ∈ A F ⁡ B 0 = abs ∘ x ∈ A ⟼ F ⁡ B
28 16 fmpttd ⊢ φ → x ∈ A ⟼ F ⁡ B : A ⟶ ℂ
29 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
30 ssid ⊢ ℂ ⊆ ℂ
31 cncfss ⊢ ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ → ℂ ⟶cn ℝ ⊆ ℂ ⟶cn ℂ
32 29 30 31 mp2an ⊢ ℂ ⟶cn ℝ ⊆ ℂ ⟶cn ℂ
33 abscncf ⊢ abs : ℂ ⟶cn ℝ
34 32 33 sselii ⊢ abs : ℂ ⟶cn ℂ
35 34 a1i ⊢ φ → abs : ℂ ⟶cn ℂ
36 cncombf ⊢ x ∈ A ⟼ F ⁡ B ∈ MblFn ∧ x ∈ A ⟼ F ⁡ B : A ⟶ ℂ ∧ abs : ℂ ⟶cn ℂ → abs ∘ x ∈ A ⟼ F ⁡ B ∈ MblFn
37 8 28 35 36 syl3anc ⊢ φ → abs ∘ x ∈ A ⟼ F ⁡ B ∈ MblFn
38 27 37 eqeltrd ⊢ φ → x ∈ A ⟼ if x ∈ A F ⁡ B 0 ∈ MblFn
39 11 13 18 22 38 mbfss ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A F ⁡ B 0 ∈ MblFn
40 3 39 eqeltrid ⊢ φ → G ∈ MblFn
41 reex ⊢ ℝ ∈ V
42 41 a1i ⊢ φ → ℝ ∈ V
43 ifan ⊢ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 = if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0
44 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
45 ifcl ⊢ F ⁡ B ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ → if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ ℝ
46 5 44 45 sylancl ⊢ φ ∧ x ∈ A → if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ ℝ
47 max1 ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ F ⁡ B ∈ ℝ → 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0
48 44 5 47 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ A → 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0
49 elrege0 ⊢ if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ 0 +∞ ↔ if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0
50 46 48 49 sylanbrc ⊢ φ ∧ x ∈ A → if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ 0 +∞
51 0e0icopnf ⊢ 0 ∈ 0 +∞
52 51 a1i ⊢ φ ∧ ¬ x ∈ A → 0 ∈ 0 +∞
53 50 52 ifclda ⊢ φ → if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 ∈ 0 +∞
54 43 53 eqeltrid ⊢ φ → if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ 0 +∞
55 54 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ 0 +∞
56 ifan ⊢ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0
57 5 renegcld ⊢ φ ∧ x ∈ A → − F ⁡ B ∈ ℝ
58 ifcl ⊢ − F ⁡ B ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ → if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ ℝ
59 57 44 58 sylancl ⊢ φ ∧ x ∈ A → if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ ℝ
60 max1 ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ − F ⁡ B ∈ ℝ → 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
61 44 57 60 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ A → 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
62 elrege0 ⊢ if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ 0 +∞ ↔ if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
63 59 61 62 sylanbrc ⊢ φ ∧ x ∈ A → if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ 0 +∞
64 63 52 ifclda ⊢ φ → if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0 ∈ 0 +∞
65 56 64 eqeltrid ⊢ φ → if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ 0 +∞
66 65 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ 0 +∞
67 eqidd ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0
68 eqidd ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
69 42 55 66 67 68 offval2 ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + f x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
70 43 56 oveq12i ⊢ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 + if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0
71 max0add ⊢ F ⁡ B ∈ ℝ → if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = F ⁡ B
72 5 71 syl ⊢ φ ∧ x ∈ A → if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = F ⁡ B
73 iftrue ⊢ x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 = if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0
74 73 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 = if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0
75 iftrue ⊢ x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0 = if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
76 75 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0 = if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
77 74 76 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 + if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0 = if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
78 72 77 15 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 + if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0 = if x ∈ A F ⁡ B 0
79 78 ex ⊢ φ → x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 + if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0 = if x ∈ A F ⁡ B 0
80 00id ⊢ 0 + 0 = 0
81 iffalse ⊢ ¬ x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 = 0
82 iffalse ⊢ ¬ x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0 = 0
83 81 82 oveq12d ⊢ ¬ x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 + if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0 = 0 + 0
84 80 83 21 3eqtr4a ⊢ ¬ x ∈ A → if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 + if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0 = if x ∈ A F ⁡ B 0
85 79 84 pm2.61d1 ⊢ φ → if x ∈ A if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 0 + if x ∈ A if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 0 = if x ∈ A F ⁡ B 0
86 70 85 eqtrid ⊢ φ → if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = if x ∈ A F ⁡ B 0
87 86 mpteq2dv ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A F ⁡ B 0
88 69 87 eqtrd ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + f x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A F ⁡ B 0
89 3 88 eqtr4id ⊢ φ → G = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + f x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
90 89 fveq2d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ G = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + f x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
91 54 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A → if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ 0 +∞
92 43 81 eqtrid ⊢ ¬ x ∈ A → if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 = 0
93 20 92 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∖ A → if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 = 0
94 ibar ⊢ x ∈ A → 0 ≤ F ⁡ B ↔ x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B
95 94 ifbid ⊢ x ∈ A → if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 = if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0
96 95 mpteq2ia ⊢ x ∈ A ⟼ if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 = x ∈ A ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0
97 5 8 mbfpos ⊢ φ → x ∈ A ⟼ if 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ MblFn
98 96 97 eqeltrrid ⊢ φ → x ∈ A ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ MblFn
99 11 13 91 93 98 mbfss ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ MblFn
100 55 fmpttd ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 : ℝ ⟶ 0 +∞
101 7 simp2d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 ∈ ℝ
102 65 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A → if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ 0 +∞
103 56 82 eqtrid ⊢ ¬ x ∈ A → if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = 0
104 20 103 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∖ A → if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = 0
105 ibar ⊢ x ∈ A → 0 ≤ − F ⁡ B ↔ x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B
106 105 ifbid ⊢ x ∈ A → if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
107 106 mpteq2ia ⊢ x ∈ A ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = x ∈ A ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
108 5 8 mbfneg ⊢ φ → x ∈ A ⟼ − F ⁡ B ∈ MblFn
109 57 108 mbfpos ⊢ φ → x ∈ A ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ MblFn
110 107 109 eqeltrrid ⊢ φ → x ∈ A ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ MblFn
111 11 13 102 104 110 mbfss ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ MblFn
112 66 fmpttd ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 : ℝ ⟶ 0 +∞
113 7 simp3d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ ℝ
114 99 100 101 111 112 113 itg2add ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + f x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
115 90 114 eqtrd ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ G = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0
116 101 113 readdcld ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ F ⁡ B F ⁡ B 0 + ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − F ⁡ B − F ⁡ B 0 ∈ ℝ
117 115 116 eqeltrd ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ
118 40 117 jca ⊢ φ → G ∈ MblFn ∧ ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ