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Theorem iblcnlem1

Description: Lemma for iblcnlem . (Contributed by Mario Carneiro, 6-Aug-2014) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses itgcnlem.r ⊢ R = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B ℜ ⁡ B 0
itgcnlem.s ⊢ S = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − ℜ ⁡ B − ℜ ⁡ B 0
itgcnlem.t ⊢ T = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℑ ⁡ B ℑ ⁡ B 0
itgcnlem.u ⊢ U = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − ℑ ⁡ B − ℑ ⁡ B 0
itgcnlem1.v ⊢ φ ∧ x ∈ A → B ∈ ℂ
Assertion iblcnlem1 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ 𝐿 1 ↔ x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn ∧ R ∈ ℝ ∧ S ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itgcnlem.r ⊢ R = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B ℜ ⁡ B 0
2 itgcnlem.s ⊢ S = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − ℜ ⁡ B − ℜ ⁡ B 0
3 itgcnlem.t ⊢ T = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℑ ⁡ B ℑ ⁡ B 0
4 itgcnlem.u ⊢ U = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − ℑ ⁡ B − ℑ ⁡ B 0
5 itgcnlem1.v ⊢ φ ∧ x ∈ A → B ∈ ℂ
6 eqidd ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0
7 eqidd ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℜ ⁡ B i k = ℜ ⁡ B i k
8 6 7 5 isibl2 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ 𝐿 1 ↔ x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn ∧ ∀ k ∈ 0 … 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ
9 c0ex ⊢ 0 ∈ V
10 1ex ⊢ 1 ∈ V
11 ax-icn ⊢ i ∈ ℂ
12 exp0 ⊢ i ∈ ℂ → i 0 = 1
13 11 12 ax-mp ⊢ i 0 = 1
14 13 itgvallem ⊢ k = 0 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B 1 ℜ ⁡ B 1 0
15 14 eleq1d ⊢ k = 0 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B 1 ℜ ⁡ B 1 0 ∈ ℝ
16 exp1 ⊢ i ∈ ℂ → i 1 = i
17 11 16 ax-mp ⊢ i 1 = i
18 17 itgvallem ⊢ k = 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i ℜ ⁡ B i 0
19 18 eleq1d ⊢ k = 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i ℜ ⁡ B i 0 ∈ ℝ
20 9 10 15 19 ralpr ⊢ ∀ k ∈ 0 1 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B 1 ℜ ⁡ B 1 0 ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i ℜ ⁡ B i 0 ∈ ℝ
21 5 div1d ⊢ φ ∧ x ∈ A → B 1 = B
22 21 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℜ ⁡ B 1 = ℜ ⁡ B
23 22 ibllem ⊢ φ → if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B 1 ℜ ⁡ B 1 0 = if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B ℜ ⁡ B 0
24 23 mpteq2dv ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B 1 ℜ ⁡ B 1 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B ℜ ⁡ B 0
25 24 fveq2d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B 1 ℜ ⁡ B 1 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B ℜ ⁡ B 0
26 25 1 eqtr4di ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B 1 ℜ ⁡ B 1 0 = R
27 26 eleq1d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B 1 ℜ ⁡ B 1 0 ∈ ℝ ↔ R ∈ ℝ
28 imval ⊢ B ∈ ℂ → ℑ ⁡ B = ℜ ⁡ B i
29 5 28 syl ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℑ ⁡ B = ℜ ⁡ B i
30 29 ibllem ⊢ φ → if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℑ ⁡ B ℑ ⁡ B 0 = if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i ℜ ⁡ B i 0
31 30 mpteq2dv ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℑ ⁡ B ℑ ⁡ B 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i ℜ ⁡ B i 0
32 31 fveq2d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℑ ⁡ B ℑ ⁡ B 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i ℜ ⁡ B i 0
33 3 32 eqtr2id ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i ℜ ⁡ B i 0 = T
34 33 eleq1d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i ℜ ⁡ B i 0 ∈ ℝ ↔ T ∈ ℝ
35 27 34 anbi12d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B 1 ℜ ⁡ B 1 0 ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i ℜ ⁡ B i 0 ∈ ℝ ↔ R ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ
36 20 35 bitrid ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 1 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ R ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ
37 2ex ⊢ 2 ∈ V
38 3ex ⊢ 3 ∈ V
39 i2 ⊢ i 2 = − 1
40 39 itgvallem ⊢ k = 2 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − 1 ℜ ⁡ B − 1 0
41 40 eleq1d ⊢ k = 2 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − 1 ℜ ⁡ B − 1 0 ∈ ℝ
42 i3 ⊢ i 3 = − i
43 42 itgvallem ⊢ k = 3 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − i ℜ ⁡ B − i 0
44 43 eleq1d ⊢ k = 3 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − i ℜ ⁡ B − i 0 ∈ ℝ
45 37 38 41 44 ralpr ⊢ ∀ k ∈ 2 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − 1 ℜ ⁡ B − 1 0 ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − i ℜ ⁡ B − i 0 ∈ ℝ
46 5 renegd ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℜ ⁡ − B = − ℜ ⁡ B
47 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
48 47 negnegi ⊢ − -1 = 1
49 48 oveq2i ⊢ − B − -1 = − B 1
50 5 negcld ⊢ φ ∧ x ∈ A → − B ∈ ℂ
51 50 div1d ⊢ φ ∧ x ∈ A → − B 1 = − B
52 49 51 eqtrid ⊢ φ ∧ x ∈ A → − B − -1 = − B
53 47 negcli ⊢ − 1 ∈ ℂ
54 neg1ne0 ⊢ − 1 ≠ 0
55 div2neg ⊢ B ∈ ℂ ∧ − 1 ∈ ℂ ∧ − 1 ≠ 0 → − B − -1 = B − 1
56 53 54 55 mp3an23 ⊢ B ∈ ℂ → − B − -1 = B − 1
57 5 56 syl ⊢ φ ∧ x ∈ A → − B − -1 = B − 1
58 52 57 eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ A → − B = B − 1
59 58 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℜ ⁡ − B = ℜ ⁡ B − 1
60 46 59 eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ A → − ℜ ⁡ B = ℜ ⁡ B − 1
61 60 ibllem ⊢ φ → if x ∈ A ∧ 0 ≤ − ℜ ⁡ B − ℜ ⁡ B 0 = if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − 1 ℜ ⁡ B − 1 0
62 61 mpteq2dv ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − ℜ ⁡ B − ℜ ⁡ B 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − 1 ℜ ⁡ B − 1 0
63 62 fveq2d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − ℜ ⁡ B − ℜ ⁡ B 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − 1 ℜ ⁡ B − 1 0
64 2 63 eqtr2id ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − 1 ℜ ⁡ B − 1 0 = S
65 64 eleq1d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − 1 ℜ ⁡ B − 1 0 ∈ ℝ ↔ S ∈ ℝ
66 imval ⊢ − B ∈ ℂ → ℑ ⁡ − B = ℜ ⁡ − B i
67 50 66 syl ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℑ ⁡ − B = ℜ ⁡ − B i
68 5 imnegd ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℑ ⁡ − B = − ℑ ⁡ B
69 11 negnegi ⊢ − − i = i
70 69 eqcomi ⊢ i = − − i
71 70 oveq2i ⊢ − B i = − B − − i
72 11 negcli ⊢ − i ∈ ℂ
73 ine0 ⊢ i ≠ 0
74 11 73 negne0i ⊢ − i ≠ 0
75 div2neg ⊢ B ∈ ℂ ∧ − i ∈ ℂ ∧ − i ≠ 0 → − B − − i = B − i
76 72 74 75 mp3an23 ⊢ B ∈ ℂ → − B − − i = B − i
77 5 76 syl ⊢ φ ∧ x ∈ A → − B − − i = B − i
78 71 77 eqtrid ⊢ φ ∧ x ∈ A → − B i = B − i
79 78 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℜ ⁡ − B i = ℜ ⁡ B − i
80 67 68 79 3eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ A → − ℑ ⁡ B = ℜ ⁡ B − i
81 80 ibllem ⊢ φ → if x ∈ A ∧ 0 ≤ − ℑ ⁡ B − ℑ ⁡ B 0 = if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − i ℜ ⁡ B − i 0
82 81 mpteq2dv ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − ℑ ⁡ B − ℑ ⁡ B 0 = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − i ℜ ⁡ B − i 0
83 82 fveq2d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ − ℑ ⁡ B − ℑ ⁡ B 0 = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − i ℜ ⁡ B − i 0
84 4 83 eqtr2id ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − i ℜ ⁡ B − i 0 = U
85 84 eleq1d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − i ℜ ⁡ B − i 0 ∈ ℝ ↔ U ∈ ℝ
86 65 85 anbi12d ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − 1 ℜ ⁡ B − 1 0 ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B − i ℜ ⁡ B − i 0 ∈ ℝ ↔ S ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ
87 45 86 bitrid ⊢ φ → ∀ k ∈ 2 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ S ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ
88 36 87 anbi12d ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 1 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ∧ ∀ k ∈ 2 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ R ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ S ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ
89 fz0to3un2pr ⊢ 0 … 3 = 0 1 ∪ 2 3
90 89 raleqi ⊢ ∀ k ∈ 0 … 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ ∀ k ∈ 0 1 ∪ 2 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ
91 ralunb ⊢ ∀ k ∈ 0 1 ∪ 2 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ ∀ k ∈ 0 1 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ∧ ∀ k ∈ 2 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ
92 90 91 bitri ⊢ ∀ k ∈ 0 … 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ ∀ k ∈ 0 1 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ∧ ∀ k ∈ 2 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ
93 an4 ⊢ R ∈ ℝ ∧ S ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ ↔ R ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ S ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ
94 88 92 93 3bitr4g ⊢ φ → ∀ k ∈ 0 … 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ R ∈ ℝ ∧ S ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ
95 94 anbi2d ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn ∧ ∀ k ∈ 0 … 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn ∧ R ∈ ℝ ∧ S ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ
96 3anass ⊢ x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn ∧ R ∈ ℝ ∧ S ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ ↔ x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn ∧ R ∈ ℝ ∧ S ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ
97 95 96 bitr4di ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn ∧ ∀ k ∈ 0 … 3 ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A ∧ 0 ≤ ℜ ⁡ B i k ℜ ⁡ B i k 0 ∈ ℝ ↔ x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn ∧ R ∈ ℝ ∧ S ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ
98 8 97 bitrd ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ 𝐿 1 ↔ x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn ∧ R ∈ ℝ ∧ S ∈ ℝ ∧ T ∈ ℝ ∧ U ∈ ℝ