Metamath Proof Explorer


Theorem itg2mulclem

Description: Lemma for itg2mulc . (Contributed by Mario Carneiro, 8-Jul-2014)

Ref Expression
Hypotheses itg2mulc.2 ⊢ φ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
itg2mulc.3 ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
itg2mulclem.4 ⊢ φ → A ∈ ℝ +
Assertion itg2mulclem ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ ℝ × A × f F ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itg2mulc.2 ⊢ φ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
2 itg2mulc.3 ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
3 itg2mulclem.4 ⊢ φ → A ∈ ℝ +
4 icossicc ⊢ 0 +∞ ⊆ 0 +∞
5 fss ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ 0 +∞ ⊆ 0 +∞ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
6 1 4 5 sylancl ⊢ φ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
7 6 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F : ℝ ⟶ 0 +∞
8 simpr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f ∈ dom ⁡ ∫ 1
9 3 rpreccld ⊢ φ → 1 A ∈ ℝ +
10 9 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 1 A ∈ ℝ +
11 10 rpred ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 1 A ∈ ℝ
12 8 11 i1fmulc ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 1 A × f f ∈ dom ⁡ ∫ 1
13 itg2ub ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ ℝ × 1 A × f f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ℝ × 1 A × f f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ ℝ × 1 A × f f ≤ ∫ 2 ⁡ F
14 13 3expia ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ ℝ × 1 A × f f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 1 A × f f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ ℝ × 1 A × f f ≤ ∫ 2 ⁡ F
15 7 12 14 syl2anc ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 1 A × f f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ ℝ × 1 A × f f ≤ ∫ 2 ⁡ F
16 i1ff ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f : ℝ ⟶ ℝ
17 16 adantl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f : ℝ ⟶ ℝ
18 17 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → f ⁡ y ∈ ℝ
19 rge0ssre ⊢ 0 +∞ ⊆ ℝ
20 fss ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ 0 +∞ ⊆ ℝ → F : ℝ ⟶ ℝ
21 1 19 20 sylancl ⊢ φ → F : ℝ ⟶ ℝ
22 21 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F : ℝ ⟶ ℝ
23 22 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → F ⁡ y ∈ ℝ
24 3 rpred ⊢ φ → A ∈ ℝ
25 24 ad2antrr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → A ∈ ℝ
26 3 rpgt0d ⊢ φ → 0 < A
27 26 ad2antrr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → 0 < A
28 ledivmul ⊢ f ⁡ y ∈ ℝ ∧ F ⁡ y ∈ ℝ ∧ A ∈ ℝ ∧ 0 < A → f ⁡ y A ≤ F ⁡ y ↔ f ⁡ y ≤ A ⁢ F ⁡ y
29 18 23 25 27 28 syl112anc ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → f ⁡ y A ≤ F ⁡ y ↔ f ⁡ y ≤ A ⁢ F ⁡ y
30 18 recnd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → f ⁡ y ∈ ℂ
31 25 recnd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → A ∈ ℂ
32 3 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → A ∈ ℝ +
33 32 rpne0d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → A ≠ 0
34 33 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → A ≠ 0
35 30 31 34 divrec2d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → f ⁡ y A = 1 A ⁢ f ⁡ y
36 35 breq1d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → f ⁡ y A ≤ F ⁡ y ↔ 1 A ⁢ f ⁡ y ≤ F ⁡ y
37 29 36 bitr3d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → f ⁡ y ≤ A ⁢ F ⁡ y ↔ 1 A ⁢ f ⁡ y ≤ F ⁡ y
38 37 ralbidva ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∀ y ∈ ℝ f ⁡ y ≤ A ⁢ F ⁡ y ↔ ∀ y ∈ ℝ 1 A ⁢ f ⁡ y ≤ F ⁡ y
39 reex ⊢ ℝ ∈ V
40 39 a1i ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ ∈ V
41 ovexd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → A ⁢ F ⁡ y ∈ V
42 17 feqmptd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f = y ∈ ℝ ⟼ f ⁡ y
43 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → A ∈ ℝ +
44 fconstmpt ⊢ ℝ × A = y ∈ ℝ ⟼ A
45 44 a1i ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × A = y ∈ ℝ ⟼ A
46 1 feqmptd ⊢ φ → F = y ∈ ℝ ⟼ F ⁡ y
47 46 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F = y ∈ ℝ ⟼ F ⁡ y
48 40 43 23 45 47 offval2 ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × A × f F = y ∈ ℝ ⟼ A ⁢ F ⁡ y
49 40 18 41 42 48 ofrfval2 ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f ≤ f ℝ × A × f F ↔ ∀ y ∈ ℝ f ⁡ y ≤ A ⁢ F ⁡ y
50 ovexd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → 1 A ⁢ f ⁡ y ∈ V
51 9 ad2antrr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ y ∈ ℝ → 1 A ∈ ℝ +
52 fconstmpt ⊢ ℝ × 1 A = y ∈ ℝ ⟼ 1 A
53 52 a1i ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 1 A = y ∈ ℝ ⟼ 1 A
54 40 51 18 53 42 offval2 ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 1 A × f f = y ∈ ℝ ⟼ 1 A ⁢ f ⁡ y
55 40 50 23 54 47 ofrfval2 ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 1 A × f f ≤ f F ↔ ∀ y ∈ ℝ 1 A ⁢ f ⁡ y ≤ F ⁡ y
56 38 49 55 3bitr4d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f ≤ f ℝ × A × f F ↔ ℝ × 1 A × f f ≤ f F
57 8 11 itg1mulc ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ ℝ × 1 A × f f = 1 A ⁢ ∫ 1 ⁡ f
58 itg1cl ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ
59 58 adantl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ
60 59 recnd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ f ∈ ℂ
61 24 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → A ∈ ℝ
62 61 recnd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → A ∈ ℂ
63 60 62 33 divrec2d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ f A = 1 A ⁢ ∫ 1 ⁡ f
64 57 63 eqtr4d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ ℝ × 1 A × f f = ∫ 1 ⁡ f A
65 64 breq1d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ ℝ × 1 A × f f ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∫ 1 ⁡ f A ≤ ∫ 2 ⁡ F
66 2 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
67 26 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 < A
68 ledivmul ⊢ ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ ∧ A ∈ ℝ ∧ 0 < A → ∫ 1 ⁡ f A ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∫ 1 ⁡ f ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F
69 59 66 61 67 68 syl112anc ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ f A ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∫ 1 ⁡ f ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F
70 65 69 bitr2d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ f ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∫ 1 ⁡ ℝ × 1 A × f f ≤ ∫ 2 ⁡ F
71 15 56 70 3imtr4d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f ≤ f ℝ × A × f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F
72 71 ralrimiva ⊢ φ → ∀ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f ℝ × A × f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F
73 ge0mulcl ⊢ x ∈ 0 +∞ ∧ y ∈ 0 +∞ → x ⁢ y ∈ 0 +∞
74 73 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 +∞ ∧ y ∈ 0 +∞ → x ⁢ y ∈ 0 +∞
75 fconstg ⊢ A ∈ ℝ + → ℝ × A : ℝ ⟶ A
76 3 75 syl ⊢ φ → ℝ × A : ℝ ⟶ A
77 rpre ⊢ A ∈ ℝ + → A ∈ ℝ
78 rpge0 ⊢ A ∈ ℝ + → 0 ≤ A
79 elrege0 ⊢ A ∈ 0 +∞ ↔ A ∈ ℝ ∧ 0 ≤ A
80 77 78 79 sylanbrc ⊢ A ∈ ℝ + → A ∈ 0 +∞
81 3 80 syl ⊢ φ → A ∈ 0 +∞
82 81 snssd ⊢ φ → A ⊆ 0 +∞
83 76 82 fssd ⊢ φ → ℝ × A : ℝ ⟶ 0 +∞
84 39 a1i ⊢ φ → ℝ ∈ V
85 inidm ⊢ ℝ ∩ ℝ = ℝ
86 74 83 1 84 84 85 off ⊢ φ → ℝ × A × f F : ℝ ⟶ 0 +∞
87 fss ⊢ ℝ × A × f F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ 0 +∞ ⊆ 0 +∞ → ℝ × A × f F : ℝ ⟶ 0 +∞
88 86 4 87 sylancl ⊢ φ → ℝ × A × f F : ℝ ⟶ 0 +∞
89 24 2 remulcld ⊢ φ → A ⁢ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
90 89 rexrd ⊢ φ → A ⁢ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ *
91 itg2leub ⊢ ℝ × A × f F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ * → ∫ 2 ⁡ ℝ × A × f F ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∀ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f ℝ × A × f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F
92 88 90 91 syl2anc ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ ℝ × A × f F ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∀ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f ℝ × A × f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F
93 72 92 mpbird ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ ℝ × A × f F ≤ A ⁢ ∫ 2 ⁡ F