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Theorem intlewftc

Description: Inequality inference by invoking fundamental theorem of calculus. (Contributed by metakunt, 22-Jul-2024)

Ref Expression
Hypotheses intlewftc.1 ⊢ φ → A ∈ ℝ
intlewftc.2 ⊢ φ → B ∈ ℝ
intlewftc.3 ⊢ φ → A ≤ B
intlewftc.4 ⊢ φ → F : A B ⟶cn ℝ
intlewftc.5 ⊢ φ → G : A B ⟶cn ℝ
intlewftc.6 ⊢ φ → D = ℝ D F
intlewftc.7 ⊢ φ → E = ℝ D G
intlewftc.8 ⊢ φ → D : A B ⟶cn ℝ
intlewftc.9 ⊢ φ → E : A B ⟶cn ℝ
intlewftc.10 ⊢ φ → D ∈ 𝐿 1
intlewftc.11 ⊢ φ → E ∈ 𝐿 1
intlewftc.12 ⊢ φ → D = x ∈ A B ⟼ P
intlewftc.13 ⊢ φ → E = x ∈ A B ⟼ Q
intlewftc.14 ⊢ φ ∧ x ∈ A B → P ≤ Q
intlewftc.15 ⊢ φ → F ⁡ A ≤ G ⁡ A
Assertion intlewftc ⊢ φ → F ⁡ B ≤ G ⁡ B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 intlewftc.1 ⊢ φ → A ∈ ℝ
2 intlewftc.2 ⊢ φ → B ∈ ℝ
3 intlewftc.3 ⊢ φ → A ≤ B
4 intlewftc.4 ⊢ φ → F : A B ⟶cn ℝ
5 intlewftc.5 ⊢ φ → G : A B ⟶cn ℝ
6 intlewftc.6 ⊢ φ → D = ℝ D F
7 intlewftc.7 ⊢ φ → E = ℝ D G
8 intlewftc.8 ⊢ φ → D : A B ⟶cn ℝ
9 intlewftc.9 ⊢ φ → E : A B ⟶cn ℝ
10 intlewftc.10 ⊢ φ → D ∈ 𝐿 1
11 intlewftc.11 ⊢ φ → E ∈ 𝐿 1
12 intlewftc.12 ⊢ φ → D = x ∈ A B ⟼ P
13 intlewftc.13 ⊢ φ → E = x ∈ A B ⟼ Q
14 intlewftc.14 ⊢ φ ∧ x ∈ A B → P ≤ Q
15 intlewftc.15 ⊢ φ → F ⁡ A ≤ G ⁡ A
16 cncff ⊢ F : A B ⟶cn ℝ → F : A B ⟶ ℝ
17 4 16 syl ⊢ φ → F : A B ⟶ ℝ
18 2 leidd ⊢ φ → B ≤ B
19 2 3 18 3jca ⊢ φ → B ∈ ℝ ∧ A ≤ B ∧ B ≤ B
20 elicc2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → B ∈ A B ↔ B ∈ ℝ ∧ A ≤ B ∧ B ≤ B
21 1 2 20 syl2anc ⊢ φ → B ∈ A B ↔ B ∈ ℝ ∧ A ≤ B ∧ B ≤ B
22 19 21 mpbird ⊢ φ → B ∈ A B
23 17 22 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ B ∈ ℝ
24 1 leidd ⊢ φ → A ≤ A
25 1 24 3 3jca ⊢ φ → A ∈ ℝ ∧ A ≤ A ∧ A ≤ B
26 elicc2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ → A ∈ A B ↔ A ∈ ℝ ∧ A ≤ A ∧ A ≤ B
27 1 2 26 syl2anc ⊢ φ → A ∈ A B ↔ A ∈ ℝ ∧ A ≤ A ∧ A ≤ B
28 25 27 mpbird ⊢ φ → A ∈ A B
29 17 28 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ A ∈ ℝ
30 23 29 resubcld ⊢ φ → F ⁡ B − F ⁡ A ∈ ℝ
31 cncff ⊢ G : A B ⟶cn ℝ → G : A B ⟶ ℝ
32 5 31 syl ⊢ φ → G : A B ⟶ ℝ
33 32 22 ffvelcdmd ⊢ φ → G ⁡ B ∈ ℝ
34 32 28 ffvelcdmd ⊢ φ → G ⁡ A ∈ ℝ
35 33 34 resubcld ⊢ φ → G ⁡ B − G ⁡ A ∈ ℝ
36 12 eleq1d ⊢ φ → D ∈ 𝐿 1 ↔ x ∈ A B ⟼ P ∈ 𝐿 1
37 10 36 mpbid ⊢ φ → x ∈ A B ⟼ P ∈ 𝐿 1
38 13 eleq1d ⊢ φ → E ∈ 𝐿 1 ↔ x ∈ A B ⟼ Q ∈ 𝐿 1
39 11 38 mpbid ⊢ φ → x ∈ A B ⟼ Q ∈ 𝐿 1
40 cncff ⊢ D : A B ⟶cn ℝ → D : A B ⟶ ℝ
41 8 40 syl ⊢ φ → D : A B ⟶ ℝ
42 12 feq1d ⊢ φ → D : A B ⟶ ℝ ↔ x ∈ A B ⟼ P : A B ⟶ ℝ
43 41 42 mpbid ⊢ φ → x ∈ A B ⟼ P : A B ⟶ ℝ
44 43 fvmptelcdm ⊢ φ ∧ x ∈ A B → P ∈ ℝ
45 cncff ⊢ E : A B ⟶cn ℝ → E : A B ⟶ ℝ
46 9 45 syl ⊢ φ → E : A B ⟶ ℝ
47 13 feq1d ⊢ φ → E : A B ⟶ ℝ ↔ x ∈ A B ⟼ Q : A B ⟶ ℝ
48 46 47 mpbid ⊢ φ → x ∈ A B ⟼ Q : A B ⟶ ℝ
49 48 fvmptelcdm ⊢ φ ∧ x ∈ A B → Q ∈ ℝ
50 37 39 44 49 14 itgle ⊢ φ → ∫ A B P dx ≤ ∫ A B Q dx
51 44 itgmpt ⊢ φ → ∫ A B P dx = ∫ A B x ∈ A B ⟼ P ⁡ t dt
52 12 fveq1d ⊢ φ → D ⁡ t = x ∈ A B ⟼ P ⁡ t
53 52 adantr ⊢ φ ∧ t ∈ A B → D ⁡ t = x ∈ A B ⟼ P ⁡ t
54 53 eqcomd ⊢ φ ∧ t ∈ A B → x ∈ A B ⟼ P ⁡ t = D ⁡ t
55 54 itgeq2dv ⊢ φ → ∫ A B x ∈ A B ⟼ P ⁡ t dt = ∫ A B D ⁡ t dt
56 6 adantr ⊢ φ ∧ t ∈ A B → D = ℝ D F
57 56 fveq1d ⊢ φ ∧ t ∈ A B → D ⁡ t = F ℝ ′ ⁡ t
58 57 itgeq2dv ⊢ φ → ∫ A B D ⁡ t dt = ∫ A B F ℝ ′ ⁡ t dt
59 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
60 59 a1i ⊢ φ → ℝ ⊆ ℂ
61 fss ⊢ D : A B ⟶ ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ → D : A B ⟶ ℂ
62 41 60 61 syl2anc ⊢ φ → D : A B ⟶ ℂ
63 ssidd ⊢ φ → ℂ ⊆ ℂ
64 cncfcdm ⊢ ℂ ⊆ ℂ ∧ D : A B ⟶cn ℝ → D : A B ⟶cn ℂ ↔ D : A B ⟶ ℂ
65 63 8 64 syl2anc ⊢ φ → D : A B ⟶cn ℂ ↔ D : A B ⟶ ℂ
66 62 65 mpbird ⊢ φ → D : A B ⟶cn ℂ
67 6 eleq1d ⊢ φ → D : A B ⟶cn ℂ ↔ F ℝ ′ : A B ⟶cn ℂ
68 66 67 mpbid ⊢ φ → F ℝ ′ : A B ⟶cn ℂ
69 6 10 eqeltrrd ⊢ φ → ℝ D F ∈ 𝐿 1
70 fss ⊢ F : A B ⟶ ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ → F : A B ⟶ ℂ
71 17 60 70 syl2anc ⊢ φ → F : A B ⟶ ℂ
72 cncfcdm ⊢ ℂ ⊆ ℂ ∧ F : A B ⟶cn ℝ → F : A B ⟶cn ℂ ↔ F : A B ⟶ ℂ
73 63 4 72 syl2anc ⊢ φ → F : A B ⟶cn ℂ ↔ F : A B ⟶ ℂ
74 71 73 mpbird ⊢ φ → F : A B ⟶cn ℂ
75 1 2 3 68 69 74 ftc2 ⊢ φ → ∫ A B F ℝ ′ ⁡ t dt = F ⁡ B − F ⁡ A
76 58 75 eqtrd ⊢ φ → ∫ A B D ⁡ t dt = F ⁡ B − F ⁡ A
77 55 76 eqtrd ⊢ φ → ∫ A B x ∈ A B ⟼ P ⁡ t dt = F ⁡ B − F ⁡ A
78 51 77 eqtrd ⊢ φ → ∫ A B P dx = F ⁡ B − F ⁡ A
79 49 itgmpt ⊢ φ → ∫ A B Q dx = ∫ A B x ∈ A B ⟼ Q ⁡ t dt
80 13 adantr ⊢ φ ∧ t ∈ A B → E = x ∈ A B ⟼ Q
81 80 eqcomd ⊢ φ ∧ t ∈ A B → x ∈ A B ⟼ Q = E
82 81 fveq1d ⊢ φ ∧ t ∈ A B → x ∈ A B ⟼ Q ⁡ t = E ⁡ t
83 82 itgeq2dv ⊢ φ → ∫ A B x ∈ A B ⟼ Q ⁡ t dt = ∫ A B E ⁡ t dt
84 79 83 eqtrd ⊢ φ → ∫ A B Q dx = ∫ A B E ⁡ t dt
85 7 adantr ⊢ φ ∧ t ∈ A B → E = ℝ D G
86 85 fveq1d ⊢ φ ∧ t ∈ A B → E ⁡ t = G ℝ ′ ⁡ t
87 86 itgeq2dv ⊢ φ → ∫ A B E ⁡ t dt = ∫ A B G ℝ ′ ⁡ t dt
88 fss ⊢ E : A B ⟶ ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ → E : A B ⟶ ℂ
89 46 60 88 syl2anc ⊢ φ → E : A B ⟶ ℂ
90 cncfcdm ⊢ ℂ ⊆ ℂ ∧ E : A B ⟶cn ℝ → E : A B ⟶cn ℂ ↔ E : A B ⟶ ℂ
91 63 9 90 syl2anc ⊢ φ → E : A B ⟶cn ℂ ↔ E : A B ⟶ ℂ
92 89 91 mpbird ⊢ φ → E : A B ⟶cn ℂ
93 7 eleq1d ⊢ φ → E : A B ⟶cn ℂ ↔ G ℝ ′ : A B ⟶cn ℂ
94 92 93 mpbid ⊢ φ → G ℝ ′ : A B ⟶cn ℂ
95 94 93 mpbird ⊢ φ → E : A B ⟶cn ℂ
96 95 93 mpbid ⊢ φ → G ℝ ′ : A B ⟶cn ℂ
97 7 11 eqeltrrd ⊢ φ → ℝ D G ∈ 𝐿 1
98 fss ⊢ G : A B ⟶ ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ → G : A B ⟶ ℂ
99 32 60 98 syl2anc ⊢ φ → G : A B ⟶ ℂ
100 cncfcdm ⊢ ℂ ⊆ ℂ ∧ G : A B ⟶cn ℝ → G : A B ⟶cn ℂ ↔ G : A B ⟶ ℂ
101 63 5 100 syl2anc ⊢ φ → G : A B ⟶cn ℂ ↔ G : A B ⟶ ℂ
102 99 101 mpbird ⊢ φ → G : A B ⟶cn ℂ
103 1 2 3 96 97 102 ftc2 ⊢ φ → ∫ A B G ℝ ′ ⁡ t dt = G ⁡ B − G ⁡ A
104 87 103 eqtrd ⊢ φ → ∫ A B E ⁡ t dt = G ⁡ B − G ⁡ A
105 84 104 eqtrd ⊢ φ → ∫ A B Q dx = G ⁡ B − G ⁡ A
106 78 105 breq12d ⊢ φ → ∫ A B P dx ≤ ∫ A B Q dx ↔ F ⁡ B − F ⁡ A ≤ G ⁡ B − G ⁡ A
107 50 106 mpbid ⊢ φ → F ⁡ B − F ⁡ A ≤ G ⁡ B − G ⁡ A
108 30 29 35 34 107 15 le2addd ⊢ φ → F ⁡ B - F ⁡ A + F ⁡ A ≤ G ⁡ B - G ⁡ A + G ⁡ A
109 59 23 sselid ⊢ φ → F ⁡ B ∈ ℂ
110 59 29 sselid ⊢ φ → F ⁡ A ∈ ℂ
111 109 110 npcand ⊢ φ → F ⁡ B - F ⁡ A + F ⁡ A = F ⁡ B
112 59 33 sselid ⊢ φ → G ⁡ B ∈ ℂ
113 59 34 sselid ⊢ φ → G ⁡ A ∈ ℂ
114 112 113 npcand ⊢ φ → G ⁡ B - G ⁡ A + G ⁡ A = G ⁡ B
115 111 114 breq12d ⊢ φ → F ⁡ B - F ⁡ A + F ⁡ A ≤ G ⁡ B - G ⁡ A + G ⁡ A ↔ F ⁡ B ≤ G ⁡ B
116 108 115 mpbid ⊢ φ → F ⁡ B ≤ G ⁡ B