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Theorem itg2addlem

Description: Lemma for itg2add . (Contributed by Mario Carneiro, 17-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses itg2add.f1 ⊢ φ → F ∈ MblFn
itg2add.f2 ⊢ φ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
itg2add.f3 ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
itg2add.g1 ⊢ φ → G ∈ MblFn
itg2add.g2 ⊢ φ → G : ℝ ⟶ 0 +∞
itg2add.g3 ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ
itg2add.p1 ⊢ φ → P : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1
itg2add.p2 ⊢ φ → ∀ n ∈ ℕ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ n ∧ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1
itg2add.p3 ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ x ⇝ F ⁡ x
itg2add.q1 ⊢ φ → Q : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1
itg2add.q2 ⊢ φ → ∀ n ∈ ℕ 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ n ∧ Q ⁡ n ≤ f Q ⁡ n + 1
itg2add.q3 ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ x ⇝ G ⁡ x
Assertion itg2addlem ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F + f G = ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itg2add.f1 ⊢ φ → F ∈ MblFn
2 itg2add.f2 ⊢ φ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
3 itg2add.f3 ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
4 itg2add.g1 ⊢ φ → G ∈ MblFn
5 itg2add.g2 ⊢ φ → G : ℝ ⟶ 0 +∞
6 itg2add.g3 ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ
7 itg2add.p1 ⊢ φ → P : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1
8 itg2add.p2 ⊢ φ → ∀ n ∈ ℕ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ n ∧ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1
9 itg2add.p3 ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ x ⇝ F ⁡ x
10 itg2add.q1 ⊢ φ → Q : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1
11 itg2add.q2 ⊢ φ → ∀ n ∈ ℕ 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ n ∧ Q ⁡ n ≤ f Q ⁡ n + 1
12 itg2add.q3 ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ x ⇝ G ⁡ x
13 1 4 mbfadd ⊢ φ → F + f G ∈ MblFn
14 ge0addcl ⊢ y ∈ 0 +∞ ∧ z ∈ 0 +∞ → y + z ∈ 0 +∞
15 14 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ 0 +∞ ∧ z ∈ 0 +∞ → y + z ∈ 0 +∞
16 reex ⊢ ℝ ∈ V
17 16 a1i ⊢ φ → ℝ ∈ V
18 inidm ⊢ ℝ ∩ ℝ = ℝ
19 15 2 5 17 17 18 off ⊢ φ → F + f G : ℝ ⟶ 0 +∞
20 simpl ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f ∈ dom ⁡ ∫ 1
21 simpr ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 → g ∈ dom ⁡ ∫ 1
22 20 21 i1fadd ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f + f g ∈ dom ⁡ ∫ 1
23 22 adantl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f + f g ∈ dom ⁡ ∫ 1
24 nnex ⊢ ℕ ∈ V
25 24 a1i ⊢ φ → ℕ ∈ V
26 inidm ⊢ ℕ ∩ ℕ = ℕ
27 23 7 10 25 25 26 off ⊢ φ → P ∘ f ⁡ + f Q : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1
28 ge0addcl ⊢ f ∈ 0 +∞ ∧ g ∈ 0 +∞ → f + g ∈ 0 +∞
29 28 adantl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ f ∈ 0 +∞ ∧ g ∈ 0 +∞ → f + g ∈ 0 +∞
30 7 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1
31 fveq2 ⊢ n = m → P ⁡ n = P ⁡ m
32 31 breq2d ⊢ n = m → 0 𝑝 ≤ f P ⁡ n ↔ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m
33 fvoveq1 ⊢ n = m → P ⁡ n + 1 = P ⁡ m + 1
34 31 33 breq12d ⊢ n = m → P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1 ↔ P ⁡ m ≤ f P ⁡ m + 1
35 32 34 anbi12d ⊢ n = m → 0 𝑝 ≤ f P ⁡ n ∧ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1 ↔ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m ∧ P ⁡ m ≤ f P ⁡ m + 1
36 35 rspccva ⊢ ∀ n ∈ ℕ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ n ∧ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1 ∧ m ∈ ℕ → 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m ∧ P ⁡ m ≤ f P ⁡ m + 1
37 8 36 sylan ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m ∧ P ⁡ m ≤ f P ⁡ m + 1
38 37 simpld ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m
39 breq2 ⊢ f = P ⁡ m → 0 𝑝 ≤ f f ↔ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m
40 feq1 ⊢ f = P ⁡ m → f : ℝ ⟶ 0 +∞ ↔ P ⁡ m : ℝ ⟶ 0 +∞
41 39 40 imbi12d ⊢ f = P ⁡ m → 0 𝑝 ≤ f f → f : ℝ ⟶ 0 +∞ ↔ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m → P ⁡ m : ℝ ⟶ 0 +∞
42 i1ff ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f : ℝ ⟶ ℝ
43 42 ffnd ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f Fn ℝ
44 43 adantr ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ 0 𝑝 ≤ f f → f Fn ℝ
45 0cn ⊢ 0 ∈ ℂ
46 fnconstg ⊢ 0 ∈ ℂ → ℂ × 0 Fn ℂ
47 45 46 ax-mp ⊢ ℂ × 0 Fn ℂ
48 df-0p ⊢ 0 𝑝 = ℂ × 0
49 48 fneq1i ⊢ 0 𝑝 Fn ℂ ↔ ℂ × 0 Fn ℂ
50 47 49 mpbir ⊢ 0 𝑝 Fn ℂ
51 50 a1i ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 Fn ℂ
52 cnex ⊢ ℂ ∈ V
53 52 a1i ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℂ ∈ V
54 16 a1i ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ ∈ V
55 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
56 sseqin2 ⊢ ℝ ⊆ ℂ ↔ ℂ ∩ ℝ = ℝ
57 55 56 mpbi ⊢ ℂ ∩ ℝ = ℝ
58 0pval ⊢ x ∈ ℂ → 0 𝑝 ⁡ x = 0
59 58 adantl ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℂ → 0 𝑝 ⁡ x = 0
60 eqidd ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → f ⁡ x = f ⁡ x
61 51 43 53 54 57 59 60 ofrfval ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f f ↔ ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ f ⁡ x
62 61 biimpa ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ 0 𝑝 ≤ f f → ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ f ⁡ x
63 42 ffvelcdmda ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → f ⁡ x ∈ ℝ
64 elrege0 ⊢ f ⁡ x ∈ 0 +∞ ↔ f ⁡ x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ f ⁡ x
65 64 simplbi2 ⊢ f ⁡ x ∈ ℝ → 0 ≤ f ⁡ x → f ⁡ x ∈ 0 +∞
66 63 65 syl ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → 0 ≤ f ⁡ x → f ⁡ x ∈ 0 +∞
67 66 ralimdva ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ f ⁡ x → ∀ x ∈ ℝ f ⁡ x ∈ 0 +∞
68 67 imp ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ f ⁡ x → ∀ x ∈ ℝ f ⁡ x ∈ 0 +∞
69 62 68 syldan ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ 0 𝑝 ≤ f f → ∀ x ∈ ℝ f ⁡ x ∈ 0 +∞
70 ffnfv ⊢ f : ℝ ⟶ 0 +∞ ↔ f Fn ℝ ∧ ∀ x ∈ ℝ f ⁡ x ∈ 0 +∞
71 44 69 70 sylanbrc ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ 0 𝑝 ≤ f f → f : ℝ ⟶ 0 +∞
72 71 ex ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f f → f : ℝ ⟶ 0 +∞
73 41 72 vtoclga ⊢ P ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m → P ⁡ m : ℝ ⟶ 0 +∞
74 30 38 73 sylc ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m : ℝ ⟶ 0 +∞
75 10 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1
76 fveq2 ⊢ n = m → Q ⁡ n = Q ⁡ m
77 76 breq2d ⊢ n = m → 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ n ↔ 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ m
78 fvoveq1 ⊢ n = m → Q ⁡ n + 1 = Q ⁡ m + 1
79 76 78 breq12d ⊢ n = m → Q ⁡ n ≤ f Q ⁡ n + 1 ↔ Q ⁡ m ≤ f Q ⁡ m + 1
80 77 79 anbi12d ⊢ n = m → 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ n ∧ Q ⁡ n ≤ f Q ⁡ n + 1 ↔ 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ m ∧ Q ⁡ m ≤ f Q ⁡ m + 1
81 80 rspccva ⊢ ∀ n ∈ ℕ 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ n ∧ Q ⁡ n ≤ f Q ⁡ n + 1 ∧ m ∈ ℕ → 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ m ∧ Q ⁡ m ≤ f Q ⁡ m + 1
82 11 81 sylan ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ m ∧ Q ⁡ m ≤ f Q ⁡ m + 1
83 82 simpld ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ m
84 breq2 ⊢ f = Q ⁡ m → 0 𝑝 ≤ f f ↔ 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ m
85 feq1 ⊢ f = Q ⁡ m → f : ℝ ⟶ 0 +∞ ↔ Q ⁡ m : ℝ ⟶ 0 +∞
86 84 85 imbi12d ⊢ f = Q ⁡ m → 0 𝑝 ≤ f f → f : ℝ ⟶ 0 +∞ ↔ 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ m → Q ⁡ m : ℝ ⟶ 0 +∞
87 86 72 vtoclga ⊢ Q ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f Q ⁡ m → Q ⁡ m : ℝ ⟶ 0 +∞
88 75 83 87 sylc ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m : ℝ ⟶ 0 +∞
89 16 a1i ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ℝ ∈ V
90 29 74 88 89 89 18 off ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + f Q ⁡ m : ℝ ⟶ 0 +∞
91 0plef ⊢ P ⁡ m + f Q ⁡ m : ℝ ⟶ 0 +∞ ↔ P ⁡ m + f Q ⁡ m : ℝ ⟶ ℝ ∧ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m + f Q ⁡ m
92 90 91 sylib ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + f Q ⁡ m : ℝ ⟶ ℝ ∧ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m + f Q ⁡ m
93 92 simprd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → 0 𝑝 ≤ f P ⁡ m + f Q ⁡ m
94 7 ffnd ⊢ φ → P Fn ℕ
95 10 ffnd ⊢ φ → Q Fn ℕ
96 eqidd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m = P ⁡ m
97 eqidd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m = Q ⁡ m
98 94 95 25 25 26 96 97 ofval ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m = P ⁡ m + f Q ⁡ m
99 93 98 breqtrrd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → 0 𝑝 ≤ f P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m
100 i1ff ⊢ P ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1 → P ⁡ m : ℝ ⟶ ℝ
101 30 100 syl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m : ℝ ⟶ ℝ
102 101 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ m ⁡ y ∈ ℝ
103 i1ff ⊢ Q ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1 → Q ⁡ m : ℝ ⟶ ℝ
104 75 103 syl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m : ℝ ⟶ ℝ
105 104 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → Q ⁡ m ⁡ y ∈ ℝ
106 peano2nn ⊢ m ∈ ℕ → m + 1 ∈ ℕ
107 ffvelcdm ⊢ P : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ m + 1 ∈ ℕ → P ⁡ m + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1
108 7 106 107 syl2an ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1
109 i1ff ⊢ P ⁡ m + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1 → P ⁡ m + 1 : ℝ ⟶ ℝ
110 108 109 syl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + 1 : ℝ ⟶ ℝ
111 110 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ m + 1 ⁡ y ∈ ℝ
112 ffvelcdm ⊢ Q : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ m + 1 ∈ ℕ → Q ⁡ m + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1
113 10 106 112 syl2an ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1
114 i1ff ⊢ Q ⁡ m + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1 → Q ⁡ m + 1 : ℝ ⟶ ℝ
115 113 114 syl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m + 1 : ℝ ⟶ ℝ
116 115 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → Q ⁡ m + 1 ⁡ y ∈ ℝ
117 37 simprd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m ≤ f P ⁡ m + 1
118 101 ffnd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m Fn ℝ
119 110 ffnd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + 1 Fn ℝ
120 eqidd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ m ⁡ y = P ⁡ m ⁡ y
121 eqidd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ m + 1 ⁡ y = P ⁡ m + 1 ⁡ y
122 118 119 89 89 18 120 121 ofrfval ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m ≤ f P ⁡ m + 1 ↔ ∀ y ∈ ℝ P ⁡ m ⁡ y ≤ P ⁡ m + 1 ⁡ y
123 117 122 mpbid ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∀ y ∈ ℝ P ⁡ m ⁡ y ≤ P ⁡ m + 1 ⁡ y
124 123 r19.21bi ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ m ⁡ y ≤ P ⁡ m + 1 ⁡ y
125 82 simprd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m ≤ f Q ⁡ m + 1
126 104 ffnd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m Fn ℝ
127 115 ffnd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m + 1 Fn ℝ
128 eqidd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → Q ⁡ m ⁡ y = Q ⁡ m ⁡ y
129 eqidd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → Q ⁡ m + 1 ⁡ y = Q ⁡ m + 1 ⁡ y
130 126 127 89 89 18 128 129 ofrfval ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m ≤ f Q ⁡ m + 1 ↔ ∀ y ∈ ℝ Q ⁡ m ⁡ y ≤ Q ⁡ m + 1 ⁡ y
131 125 130 mpbid ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∀ y ∈ ℝ Q ⁡ m ⁡ y ≤ Q ⁡ m + 1 ⁡ y
132 131 r19.21bi ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → Q ⁡ m ⁡ y ≤ Q ⁡ m + 1 ⁡ y
133 102 105 111 116 124 132 le2addd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ m ⁡ y + Q ⁡ m ⁡ y ≤ P ⁡ m + 1 ⁡ y + Q ⁡ m + 1 ⁡ y
134 133 ralrimiva ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∀ y ∈ ℝ P ⁡ m ⁡ y + Q ⁡ m ⁡ y ≤ P ⁡ m + 1 ⁡ y + Q ⁡ m + 1 ⁡ y
135 30 75 i1fadd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + f Q ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1
136 i1ff ⊢ P ⁡ m + f Q ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1 → P ⁡ m + f Q ⁡ m : ℝ ⟶ ℝ
137 ffn ⊢ P ⁡ m + f Q ⁡ m : ℝ ⟶ ℝ → P ⁡ m + f Q ⁡ m Fn ℝ
138 135 136 137 3syl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + f Q ⁡ m Fn ℝ
139 108 113 i1fadd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + 1 + f Q ⁡ m + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1
140 i1ff ⊢ P ⁡ m + 1 + f Q ⁡ m + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1 → P ⁡ m + 1 + f Q ⁡ m + 1 : ℝ ⟶ ℝ
141 139 140 syl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + 1 + f Q ⁡ m + 1 : ℝ ⟶ ℝ
142 141 ffnd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + 1 + f Q ⁡ m + 1 Fn ℝ
143 118 126 89 89 18 120 128 ofval ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ m + f Q ⁡ m ⁡ y = P ⁡ m ⁡ y + Q ⁡ m ⁡ y
144 119 127 89 89 18 121 129 ofval ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ m + 1 + f Q ⁡ m + 1 ⁡ y = P ⁡ m + 1 ⁡ y + Q ⁡ m + 1 ⁡ y
145 138 142 89 89 18 143 144 ofrfval ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + f Q ⁡ m ≤ f P ⁡ m + 1 + f Q ⁡ m + 1 ↔ ∀ y ∈ ℝ P ⁡ m ⁡ y + Q ⁡ m ⁡ y ≤ P ⁡ m + 1 ⁡ y + Q ⁡ m + 1 ⁡ y
146 134 145 mpbird ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m + f Q ⁡ m ≤ f P ⁡ m + 1 + f Q ⁡ m + 1
147 eqidd ⊢ φ ∧ m + 1 ∈ ℕ → P ⁡ m + 1 = P ⁡ m + 1
148 eqidd ⊢ φ ∧ m + 1 ∈ ℕ → Q ⁡ m + 1 = Q ⁡ m + 1
149 94 95 25 25 26 147 148 ofval ⊢ φ ∧ m + 1 ∈ ℕ → P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m + 1 = P ⁡ m + 1 + f Q ⁡ m + 1
150 106 149 sylan2 ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m + 1 = P ⁡ m + 1 + f Q ⁡ m + 1
151 146 98 150 3brtr4d ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ≤ f P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m + 1
152 99 151 jca ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → 0 𝑝 ≤ f P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ∧ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ≤ f P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m + 1
153 152 ralrimiva ⊢ φ → ∀ m ∈ ℕ 0 𝑝 ≤ f P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ∧ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ≤ f P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m + 1
154 fveq2 ⊢ n = m → P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n = P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m
155 154 fveq1d ⊢ n = m → P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ y = P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y
156 155 cbvmptv ⊢ n ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ y = m ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y
157 nnuz ⊢ ℕ = ℤ ≥ 1
158 1zzd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → 1 ∈ ℤ
159 fveq2 ⊢ x = y → P ⁡ n ⁡ x = P ⁡ n ⁡ y
160 159 mpteq2dv ⊢ x = y → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ x = n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y
161 fveq2 ⊢ x = y → F ⁡ x = F ⁡ y
162 160 161 breq12d ⊢ x = y → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ x ⇝ F ⁡ x ↔ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⇝ F ⁡ y
163 162 rspccva ⊢ ∀ x ∈ ℝ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ x ⇝ F ⁡ x ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⇝ F ⁡ y
164 9 163 sylan ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⇝ F ⁡ y
165 24 mptex ⊢ n ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ y ∈ V
166 165 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ y ∈ V
167 fveq2 ⊢ x = y → Q ⁡ n ⁡ x = Q ⁡ n ⁡ y
168 167 mpteq2dv ⊢ x = y → n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ x = n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y
169 fveq2 ⊢ x = y → G ⁡ x = G ⁡ y
170 168 169 breq12d ⊢ x = y → n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ x ⇝ G ⁡ x ↔ n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y ⇝ G ⁡ y
171 170 rspccva ⊢ ∀ x ∈ ℝ n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ x ⇝ G ⁡ x ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y ⇝ G ⁡ y
172 12 171 sylan ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y ⇝ G ⁡ y
173 31 fveq1d ⊢ n = m → P ⁡ n ⁡ y = P ⁡ m ⁡ y
174 eqid ⊢ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y = n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y
175 fvex ⊢ P ⁡ m ⁡ y ∈ V
176 173 174 175 fvmpt ⊢ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ m = P ⁡ m ⁡ y
177 176 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ m = P ⁡ m ⁡ y
178 102 an32s ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m ⁡ y ∈ ℝ
179 177 178 eqeltrd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ m ∈ ℝ
180 179 recnd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ m ∈ ℂ
181 76 fveq1d ⊢ n = m → Q ⁡ n ⁡ y = Q ⁡ m ⁡ y
182 eqid ⊢ n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y = n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y
183 fvex ⊢ Q ⁡ m ⁡ y ∈ V
184 181 182 183 fvmpt ⊢ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y ⁡ m = Q ⁡ m ⁡ y
185 184 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y ⁡ m = Q ⁡ m ⁡ y
186 105 an32s ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m ⁡ y ∈ ℝ
187 185 186 eqeltrd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y ⁡ m ∈ ℝ
188 187 recnd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y ⁡ m ∈ ℂ
189 98 fveq1d ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y = P ⁡ m + f Q ⁡ m ⁡ y
190 189 adantr ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y = P ⁡ m + f Q ⁡ m ⁡ y
191 190 143 eqtrd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y = P ⁡ m ⁡ y + Q ⁡ m ⁡ y
192 191 an32s ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y = P ⁡ m ⁡ y + Q ⁡ m ⁡ y
193 eqid ⊢ n ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ y = n ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ y
194 fvex ⊢ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y ∈ V
195 155 193 194 fvmpt ⊢ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ y ⁡ m = P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y
196 195 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ y ⁡ m = P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y
197 177 185 oveq12d ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ m + n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y ⁡ m = P ⁡ m ⁡ y + Q ⁡ m ⁡ y
198 192 196 197 3eqtr4d ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ y ⁡ m = n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ m + n ∈ ℕ ⟼ Q ⁡ n ⁡ y ⁡ m
199 157 158 164 166 172 180 188 198 climadd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ y ⇝ F ⁡ y + G ⁡ y
200 156 199 eqbrtrrid ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → m ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y ⇝ F ⁡ y + G ⁡ y
201 2 ffnd ⊢ φ → F Fn ℝ
202 5 ffnd ⊢ φ → G Fn ℝ
203 eqidd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → F ⁡ y = F ⁡ y
204 eqidd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → G ⁡ y = G ⁡ y
205 201 202 17 17 18 203 204 ofval ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → F + f G ⁡ y = F ⁡ y + G ⁡ y
206 200 205 breqtrrd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → m ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y ⇝ F + f G ⁡ y
207 206 ralrimiva ⊢ φ → ∀ y ∈ ℝ m ∈ ℕ ⟼ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ⁡ y ⇝ F + f G ⁡ y
208 2fveq3 ⊢ n = j → ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n = ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ j
209 208 cbvmptv ⊢ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n = j ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ j
210 3 6 readdcld ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ
211 98 fveq2d ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m = ∫ 1 ⁡ P ⁡ m + f Q ⁡ m
212 30 75 itg1add ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ P ⁡ m + f Q ⁡ m = ∫ 1 ⁡ P ⁡ m + ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m
213 211 212 eqtrd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m = ∫ 1 ⁡ P ⁡ m + ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m
214 itg1cl ⊢ P ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ P ⁡ m ∈ ℝ
215 30 214 syl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ P ⁡ m ∈ ℝ
216 itg1cl ⊢ Q ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m ∈ ℝ
217 75 216 syl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m ∈ ℝ
218 3 adantr ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
219 6 adantr ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ
220 2 adantr ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
221 icossicc ⊢ 0 +∞ ⊆ 0 +∞
222 fss ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ 0 +∞ ⊆ 0 +∞ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
223 220 221 222 sylancl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
224 1 2 7 8 9 itg2i1fseqle ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → P ⁡ m ≤ f F
225 itg2ub ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ P ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ P ⁡ m ≤ f F → ∫ 1 ⁡ P ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F
226 223 30 224 225 syl3anc ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ P ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F
227 5 adantr ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → G : ℝ ⟶ 0 +∞
228 fss ⊢ G : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ 0 +∞ ⊆ 0 +∞ → G : ℝ ⟶ 0 +∞
229 227 221 228 sylancl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → G : ℝ ⟶ 0 +∞
230 4 5 10 11 12 itg2i1fseqle ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → Q ⁡ m ≤ f G
231 itg2ub ⊢ G : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ Q ⁡ m ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ Q ⁡ m ≤ f G → ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ G
232 229 75 230 231 syl3anc ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ G
233 215 217 218 219 226 232 le2addd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ P ⁡ m + ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G
234 213 233 eqbrtrd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G
235 234 ralrimiva ⊢ φ → ∀ m ∈ ℕ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G
236 2fveq3 ⊢ m = k → ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m = ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ k
237 236 breq1d ⊢ m = k → ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G ↔ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ k ≤ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G
238 237 rspccva ⊢ ∀ m ∈ ℕ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G ∧ k ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ k ≤ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G
239 235 238 sylan ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ k ≤ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G
240 13 19 27 153 207 209 210 239 itg2i1fseq2 ⊢ φ → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⇝ ∫ 2 ⁡ F + f G
241 1zzd ⊢ φ → 1 ∈ ℤ
242 eqid ⊢ k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ⁡ k = k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ⁡ k
243 1 2 7 8 9 242 3 itg2i1fseq3 ⊢ φ → k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ⁡ k ⇝ ∫ 2 ⁡ F
244 24 mptex ⊢ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ∈ V
245 244 a1i ⊢ φ → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ∈ V
246 eqid ⊢ k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ Q ⁡ k = k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ Q ⁡ k
247 4 5 10 11 12 246 6 itg2i1fseq3 ⊢ φ → k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ Q ⁡ k ⇝ ∫ 2 ⁡ G
248 2fveq3 ⊢ k = m → ∫ 1 ⁡ P ⁡ k = ∫ 1 ⁡ P ⁡ m
249 fvex ⊢ ∫ 1 ⁡ P ⁡ m ∈ V
250 248 242 249 fvmpt ⊢ m ∈ ℕ → k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ⁡ k ⁡ m = ∫ 1 ⁡ P ⁡ m
251 250 adantl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ⁡ k ⁡ m = ∫ 1 ⁡ P ⁡ m
252 215 recnd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ P ⁡ m ∈ ℂ
253 251 252 eqeltrd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ⁡ k ⁡ m ∈ ℂ
254 2fveq3 ⊢ k = m → ∫ 1 ⁡ Q ⁡ k = ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m
255 fvex ⊢ ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m ∈ V
256 254 246 255 fvmpt ⊢ m ∈ ℕ → k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ Q ⁡ k ⁡ m = ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m
257 256 adantl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ Q ⁡ k ⁡ m = ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m
258 217 recnd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m ∈ ℂ
259 257 258 eqeltrd ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ Q ⁡ k ⁡ m ∈ ℂ
260 2fveq3 ⊢ j = m → ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ j = ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m
261 fvex ⊢ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m ∈ V
262 260 209 261 fvmpt ⊢ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ m = ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m
263 262 adantl ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ m = ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ m
264 251 257 oveq12d ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ⁡ k ⁡ m + k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ Q ⁡ k ⁡ m = ∫ 1 ⁡ P ⁡ m + ∫ 1 ⁡ Q ⁡ m
265 213 263 264 3eqtr4d ⊢ φ ∧ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⁡ m = k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ⁡ k ⁡ m + k ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ Q ⁡ k ⁡ m
266 157 241 243 245 247 253 259 265 climadd ⊢ φ → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⇝ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G
267 climuni ⊢ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⇝ ∫ 2 ⁡ F + f G ∧ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ P ∘ f ⁡ + f Q ⁡ n ⇝ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G → ∫ 2 ⁡ F + f G = ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G
268 240 266 267 syl2anc ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F + f G = ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G