Metamath Proof Explorer


Theorem itg2i1fseqle

Description: Subject to the conditions coming from mbfi1fseq , the sequence of simple functions are all less than the target function F . (Contributed by Mario Carneiro, 17-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses itg2i1fseq.1 ⊢ φ → F ∈ MblFn
itg2i1fseq.2 ⊢ φ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
itg2i1fseq.3 ⊢ φ → P : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1
itg2i1fseq.4 ⊢ φ → ∀ n ∈ ℕ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ n ∧ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1
itg2i1fseq.5 ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ x ⇝ F ⁡ x
Assertion itg2i1fseqle ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ → P ⁡ M ≤ f F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itg2i1fseq.1 ⊢ φ → F ∈ MblFn
2 itg2i1fseq.2 ⊢ φ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
3 itg2i1fseq.3 ⊢ φ → P : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1
4 itg2i1fseq.4 ⊢ φ → ∀ n ∈ ℕ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ n ∧ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1
5 itg2i1fseq.5 ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ x ⇝ F ⁡ x
6 fveq2 ⊢ n = M → P ⁡ n = P ⁡ M
7 6 fveq1d ⊢ n = M → P ⁡ n ⁡ y = P ⁡ M ⁡ y
8 eqid ⊢ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y = n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y
9 fvex ⊢ P ⁡ M ⁡ y ∈ V
10 7 8 9 fvmpt ⊢ M ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ M = P ⁡ M ⁡ y
11 10 ad2antlr ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ M = P ⁡ M ⁡ y
12 nnuz ⊢ ℕ = ℤ ≥ 1
13 simplr ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → M ∈ ℕ
14 fveq2 ⊢ x = y → P ⁡ n ⁡ x = P ⁡ n ⁡ y
15 14 mpteq2dv ⊢ x = y → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ x = n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y
16 fveq2 ⊢ x = y → F ⁡ x = F ⁡ y
17 15 16 breq12d ⊢ x = y → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ x ⇝ F ⁡ x ↔ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⇝ F ⁡ y
18 17 rspccva ⊢ ∀ x ∈ ℝ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ x ⇝ F ⁡ x ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⇝ F ⁡ y
19 5 18 sylan ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⇝ F ⁡ y
20 19 adantlr ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⇝ F ⁡ y
21 fveq2 ⊢ n = k → P ⁡ n = P ⁡ k
22 21 fveq1d ⊢ n = k → P ⁡ n ⁡ y = P ⁡ k ⁡ y
23 fvex ⊢ P ⁡ k ⁡ y ∈ V
24 22 8 23 fvmpt ⊢ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k = P ⁡ k ⁡ y
25 24 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k = P ⁡ k ⁡ y
26 3 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → P ⁡ k ∈ dom ⁡ ∫ 1
27 i1ff ⊢ P ⁡ k ∈ dom ⁡ ∫ 1 → P ⁡ k : ℝ ⟶ ℝ
28 26 27 syl ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → P ⁡ k : ℝ ⟶ ℝ
29 28 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ k ⁡ y ∈ ℝ
30 29 an32s ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ k ∈ ℕ → P ⁡ k ⁡ y ∈ ℝ
31 25 30 eqeltrd ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k ∈ ℝ
32 31 adantllr ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ ∧ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k ∈ ℝ
33 simpr ⊢ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ n ∧ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1 → P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1
34 33 ralimi ⊢ ∀ n ∈ ℕ 0 𝑝 ≤ f P ⁡ n ∧ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1 → ∀ n ∈ ℕ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1
35 4 34 syl ⊢ φ → ∀ n ∈ ℕ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1
36 fvoveq1 ⊢ n = k → P ⁡ n + 1 = P ⁡ k + 1
37 21 36 breq12d ⊢ n = k → P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1 ↔ P ⁡ k ≤ f P ⁡ k + 1
38 37 rspccva ⊢ ∀ n ∈ ℕ P ⁡ n ≤ f P ⁡ n + 1 ∧ k ∈ ℕ → P ⁡ k ≤ f P ⁡ k + 1
39 35 38 sylan ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → P ⁡ k ≤ f P ⁡ k + 1
40 ffn ⊢ P ⁡ k : ℝ ⟶ ℝ → P ⁡ k Fn ℝ
41 26 27 40 3syl ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → P ⁡ k Fn ℝ
42 peano2nn ⊢ k ∈ ℕ → k + 1 ∈ ℕ
43 ffvelcdm ⊢ P : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ k + 1 ∈ ℕ → P ⁡ k + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1
44 3 42 43 syl2an ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → P ⁡ k + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1
45 i1ff ⊢ P ⁡ k + 1 ∈ dom ⁡ ∫ 1 → P ⁡ k + 1 : ℝ ⟶ ℝ
46 ffn ⊢ P ⁡ k + 1 : ℝ ⟶ ℝ → P ⁡ k + 1 Fn ℝ
47 44 45 46 3syl ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → P ⁡ k + 1 Fn ℝ
48 reex ⊢ ℝ ∈ V
49 48 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → ℝ ∈ V
50 inidm ⊢ ℝ ∩ ℝ = ℝ
51 eqidd ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ k ⁡ y = P ⁡ k ⁡ y
52 eqidd ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ k + 1 ⁡ y = P ⁡ k + 1 ⁡ y
53 41 47 49 49 50 51 52 ofrfval ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → P ⁡ k ≤ f P ⁡ k + 1 ↔ ∀ y ∈ ℝ P ⁡ k ⁡ y ≤ P ⁡ k + 1 ⁡ y
54 39 53 mpbid ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ → ∀ y ∈ ℝ P ⁡ k ⁡ y ≤ P ⁡ k + 1 ⁡ y
55 54 r19.21bi ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ k ⁡ y ≤ P ⁡ k + 1 ⁡ y
56 55 an32s ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ k ∈ ℕ → P ⁡ k ⁡ y ≤ P ⁡ k + 1 ⁡ y
57 fveq2 ⊢ n = k + 1 → P ⁡ n = P ⁡ k + 1
58 57 fveq1d ⊢ n = k + 1 → P ⁡ n ⁡ y = P ⁡ k + 1 ⁡ y
59 fvex ⊢ P ⁡ k + 1 ⁡ y ∈ V
60 58 8 59 fvmpt ⊢ k + 1 ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k + 1 = P ⁡ k + 1 ⁡ y
61 42 60 syl ⊢ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k + 1 = P ⁡ k + 1 ⁡ y
62 61 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k + 1 = P ⁡ k + 1 ⁡ y
63 56 25 62 3brtr4d ⊢ φ ∧ y ∈ ℝ ∧ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k ≤ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k + 1
64 63 adantllr ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ ∧ k ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k ≤ n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ k + 1
65 12 13 20 32 64 climub ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ P ⁡ n ⁡ y ⁡ M ≤ F ⁡ y
66 11 65 eqbrtrrd ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ M ⁡ y ≤ F ⁡ y
67 66 ralrimiva ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ → ∀ y ∈ ℝ P ⁡ M ⁡ y ≤ F ⁡ y
68 3 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ → P ⁡ M ∈ dom ⁡ ∫ 1
69 i1ff ⊢ P ⁡ M ∈ dom ⁡ ∫ 1 → P ⁡ M : ℝ ⟶ ℝ
70 ffn ⊢ P ⁡ M : ℝ ⟶ ℝ → P ⁡ M Fn ℝ
71 68 69 70 3syl ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ → P ⁡ M Fn ℝ
72 2 ffnd ⊢ φ → F Fn ℝ
73 72 adantr ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ → F Fn ℝ
74 48 a1i ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ → ℝ ∈ V
75 eqidd ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → P ⁡ M ⁡ y = P ⁡ M ⁡ y
76 eqidd ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ ∧ y ∈ ℝ → F ⁡ y = F ⁡ y
77 71 73 74 74 50 75 76 ofrfval ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ → P ⁡ M ≤ f F ↔ ∀ y ∈ ℝ P ⁡ M ⁡ y ≤ F ⁡ y
78 67 77 mpbird ⊢ φ ∧ M ∈ ℕ → P ⁡ M ≤ f F