Metamath Proof Explorer


Theorem itg2seq

Description: Definitional property of the S.2 integral: for any function F there is a countable sequence g of simple functions less than F whose integrals converge to the integral of F . (This theorem is for the most part unnecessary in lieu of itg2i1fseq , but unlike that theorem this one doesn't require F to be measurable.) (Contributed by Mario Carneiro, 14-Aug-2014)

Ref Expression
Assertion itg2seq ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∃ g g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ ∫ 2 ⁡ F = sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * <

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nnre ⊢ n ∈ ℕ → n ∈ ℝ
2 1 ad2antlr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → n ∈ ℝ
3 2 ltpnfd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → n < +∞
4 iftrue ⊢ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n = n
5 4 adantl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n = n
6 simpr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∫ 2 ⁡ F = +∞
7 3 5 6 3brtr4d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 2 ⁡ F
8 iffalse ⊢ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n = ∫ 2 ⁡ F − 1 n
9 8 adantl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n = ∫ 2 ⁡ F − 1 n
10 itg2cl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ *
11 xrrebnd ⊢ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ * → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ ↔ −∞ < ∫ 2 ⁡ F ∧ ∫ 2 ⁡ F < +∞
12 10 11 syl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ ↔ −∞ < ∫ 2 ⁡ F ∧ ∫ 2 ⁡ F < +∞
13 itg2ge0 ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → 0 ≤ ∫ 2 ⁡ F
14 mnflt0 ⊢ −∞ < 0
15 mnfxr ⊢ −∞ ∈ ℝ *
16 0xr ⊢ 0 ∈ ℝ *
17 xrltletr ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ 0 ∈ ℝ * ∧ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ * → −∞ < 0 ∧ 0 ≤ ∫ 2 ⁡ F → −∞ < ∫ 2 ⁡ F
18 15 16 10 17 mp3an12i ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → −∞ < 0 ∧ 0 ≤ ∫ 2 ⁡ F → −∞ < ∫ 2 ⁡ F
19 14 18 mpani ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → 0 ≤ ∫ 2 ⁡ F → −∞ < ∫ 2 ⁡ F
20 13 19 mpd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → −∞ < ∫ 2 ⁡ F
21 20 biantrurd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∫ 2 ⁡ F < +∞ ↔ −∞ < ∫ 2 ⁡ F ∧ ∫ 2 ⁡ F < +∞
22 nltpnft ⊢ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ * → ∫ 2 ⁡ F = +∞ ↔ ¬ ∫ 2 ⁡ F < +∞
23 10 22 syl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∫ 2 ⁡ F = +∞ ↔ ¬ ∫ 2 ⁡ F < +∞
24 23 con2bid ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∫ 2 ⁡ F < +∞ ↔ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞
25 12 21 24 3bitr2rd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ ↔ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
26 25 biimpa ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
27 26 adantlr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
28 nnrp ⊢ n ∈ ℕ → n ∈ ℝ +
29 28 rpreccld ⊢ n ∈ ℕ → 1 n ∈ ℝ +
30 29 ad2antlr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → 1 n ∈ ℝ +
31 27 30 ltsubrpd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 2 ⁡ F
32 9 31 eqbrtrd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 2 ⁡ F
33 7 32 pm2.61dan ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 2 ⁡ F
34 nnrecre ⊢ n ∈ ℕ → 1 n ∈ ℝ
35 34 ad2antlr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → 1 n ∈ ℝ
36 27 35 resubcld ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ
37 2 36 ifclda ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ
38 37 rexrd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ *
39 10 adantr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ *
40 xrltnle ⊢ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ * ∧ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ * → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 2 ⁡ F ↔ ¬ ∫ 2 ⁡ F ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
41 38 39 40 syl2anc ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 2 ⁡ F ↔ ¬ ∫ 2 ⁡ F ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
42 33 41 mpbid ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → ¬ ∫ 2 ⁡ F ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
43 itg2leub ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ * → ∫ 2 ⁡ F ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ ∀ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
44 38 43 syldan ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → ∫ 2 ⁡ F ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ ∀ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
45 42 44 mtbid ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → ¬ ∀ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
46 rexanali ⊢ ∃ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F ∧ ¬ ∫ 1 ⁡ f ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ ¬ ∀ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
47 45 46 sylibr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → ∃ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F ∧ ¬ ∫ 1 ⁡ f ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
48 itg1cl ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ
49 ltnle ⊢ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ ∧ ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ f ↔ ¬ ∫ 1 ⁡ f ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
50 37 48 49 syl2an ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ f ↔ ¬ ∫ 1 ⁡ f ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
51 50 anbi2d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ f ↔ f ≤ f F ∧ ¬ ∫ 1 ⁡ f ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
52 51 rexbidva ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → ∃ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ f ↔ ∃ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F ∧ ¬ ∫ 1 ⁡ f ≤ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
53 47 52 mpbird ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ n ∈ ℕ → ∃ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ f
54 53 ralrimiva ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∀ n ∈ ℕ ∃ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ f
55 ovex ⊢ ℝ ℝ ∈ V
56 i1ff ⊢ x ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x : ℝ ⟶ ℝ
57 reex ⊢ ℝ ∈ V
58 57 57 elmap ⊢ x ∈ ℝ ℝ ↔ x : ℝ ⟶ ℝ
59 56 58 sylibr ⊢ x ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ℝ
60 59 ssriv ⊢ dom ⁡ ∫ 1 ⊆ ℝ ℝ
61 55 60 ssexi ⊢ dom ⁡ ∫ 1 ∈ V
62 nnenom ⊢ ℕ ≈ ω
63 breq1 ⊢ f = g ⁡ n → f ≤ f F ↔ g ⁡ n ≤ f F
64 fveq2 ⊢ f = g ⁡ n → ∫ 1 ⁡ f = ∫ 1 ⁡ g ⁡ n
65 64 breq2d ⊢ f = g ⁡ n → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ f ↔ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n
66 63 65 anbi12d ⊢ f = g ⁡ n → f ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ f ↔ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n
67 61 62 66 axcc4 ⊢ ∀ n ∈ ℕ ∃ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ f → ∃ g g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n
68 54 67 syl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∃ g g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n
69 simprl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1
70 simpl ⊢ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → g ⁡ n ≤ f F
71 70 ralimi ⊢ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F
72 71 ad2antll ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F
73 10 adantr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ *
74 ffvelcdm ⊢ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → g ⁡ n ∈ dom ⁡ ∫ 1
75 itg1cl ⊢ g ⁡ n ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∈ ℝ
76 74 75 syl ⊢ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∈ ℝ
77 76 fmpttd ⊢ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n : ℕ ⟶ ℝ
78 77 ad2antrl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n : ℕ ⟶ ℝ
79 78 frnd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⊆ ℝ
80 ressxr ⊢ ℝ ⊆ ℝ *
81 79 80 sstrdi ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⊆ ℝ *
82 supxrcl ⊢ ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⊆ ℝ * → sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * < ∈ ℝ *
83 81 82 syl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * < ∈ ℝ *
84 38 adantlr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ *
85 76 adantll ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∈ ℝ
86 85 rexrd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∈ ℝ *
87 xrltle ⊢ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ * ∧ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∈ ℝ * → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n
88 84 86 87 syl2anc ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n
89 2fveq3 ⊢ n = m → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n = ∫ 1 ⁡ g ⁡ m
90 89 cbvmptv ⊢ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n = m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m
91 90 rneqi ⊢ ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n = ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m
92 77 adantl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n : ℕ ⟶ ℝ
93 92 frnd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 → ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⊆ ℝ
94 93 80 sstrdi ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 → ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⊆ ℝ *
95 94 adantr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⊆ ℝ *
96 91 95 eqsstrrid ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ⊆ ℝ *
97 2fveq3 ⊢ m = n → ∫ 1 ⁡ g ⁡ m = ∫ 1 ⁡ g ⁡ n
98 eqid ⊢ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m = m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m
99 fvex ⊢ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∈ V
100 97 98 99 fvmpt ⊢ n ∈ ℕ → m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ⁡ n = ∫ 1 ⁡ g ⁡ n
101 fvex ⊢ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ∈ V
102 101 98 fnmpti ⊢ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m Fn ℕ
103 fnfvelrn ⊢ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m Fn ℕ ∧ n ∈ ℕ → m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ⁡ n ∈ ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m
104 102 103 mpan ⊢ n ∈ ℕ → m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ⁡ n ∈ ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m
105 100 104 eqeltrrd ⊢ n ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∈ ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m
106 105 adantl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∈ ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m
107 supxrub ⊢ ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ⊆ ℝ * ∧ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∈ ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
108 96 106 107 syl2anc ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
109 91 supeq1i ⊢ sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * < = sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
110 95 82 syl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * < ∈ ℝ *
111 109 110 eqeltrrid ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < ∈ ℝ *
112 xrletr ⊢ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ * ∧ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∈ ℝ * ∧ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < ∈ ℝ * → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∧ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
113 84 86 111 112 syl3anc ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ∧ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
114 108 113 mpan2d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
115 88 114 syld ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
116 115 adantld ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
117 116 ralimdva ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 → ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
118 117 impr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
119 breq2 ⊢ x = sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x ↔ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
120 119 ralbidv ⊢ x = sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < → ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x ↔ ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
121 breq2 ⊢ x = sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < → ∫ 2 ⁡ F ≤ x ↔ ∫ 2 ⁡ F ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
122 120 121 imbi12d ⊢ x = sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < → ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∫ 2 ⁡ F ≤ x ↔ ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < → ∫ 2 ⁡ F ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
123 elxr ⊢ x ∈ ℝ * ↔ x ∈ ℝ ∨ x = +∞ ∨ x = −∞
124 simplrl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → x ∈ ℝ
125 arch ⊢ x ∈ ℝ → ∃ n ∈ ℕ x < n
126 124 125 syl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∃ n ∈ ℕ x < n
127 4 adantl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n = n
128 127 breq2d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ x < n
129 128 rexbidv ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∃ n ∈ ℕ x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ ∃ n ∈ ℕ x < n
130 126 129 mpbird ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∃ n ∈ ℕ x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
131 26 adantlr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
132 simplrl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → x ∈ ℝ
133 131 132 resubcld ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∫ 2 ⁡ F − x ∈ ℝ
134 simplrr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → x < ∫ 2 ⁡ F
135 132 131 posdifd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → x < ∫ 2 ⁡ F ↔ 0 < ∫ 2 ⁡ F − x
136 134 135 mpbid ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → 0 < ∫ 2 ⁡ F − x
137 nnrecl ⊢ ∫ 2 ⁡ F − x ∈ ℝ ∧ 0 < ∫ 2 ⁡ F − x → ∃ n ∈ ℕ 1 n < ∫ 2 ⁡ F − x
138 133 136 137 syl2anc ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∃ n ∈ ℕ 1 n < ∫ 2 ⁡ F − x
139 34 adantl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ ∧ n ∈ ℕ → 1 n ∈ ℝ
140 131 adantr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ ∧ n ∈ ℕ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
141 132 adantr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ ∧ n ∈ ℕ → x ∈ ℝ
142 ltsub13 ⊢ 1 n ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ → 1 n < ∫ 2 ⁡ F − x ↔ x < ∫ 2 ⁡ F − 1 n
143 139 140 141 142 syl3anc ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ ∧ n ∈ ℕ → 1 n < ∫ 2 ⁡ F − x ↔ x < ∫ 2 ⁡ F − 1 n
144 8 ad2antlr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n = ∫ 2 ⁡ F − 1 n
145 144 breq2d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ ∧ n ∈ ℕ → x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ x < ∫ 2 ⁡ F − 1 n
146 143 145 bitr4d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ ∧ n ∈ ℕ → 1 n < ∫ 2 ⁡ F − x ↔ x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
147 146 rexbidva ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∃ n ∈ ℕ 1 n < ∫ 2 ⁡ F − x ↔ ∃ n ∈ ℕ x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
148 138 147 mpbid ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F ∧ ¬ ∫ 2 ⁡ F = +∞ → ∃ n ∈ ℕ x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
149 130 148 pm2.61dan ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < ∫ 2 ⁡ F → ∃ n ∈ ℕ x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
150 149 expr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ → x < ∫ 2 ⁡ F → ∃ n ∈ ℕ x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
151 rexr ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ ℝ *
152 xrltnle ⊢ x ∈ ℝ * ∧ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ * → x < ∫ 2 ⁡ F ↔ ¬ ∫ 2 ⁡ F ≤ x
153 151 10 152 syl2anr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ → x < ∫ 2 ⁡ F ↔ ¬ ∫ 2 ⁡ F ≤ x
154 151 ad2antlr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℕ → x ∈ ℝ *
155 38 adantlr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ *
156 xrltnle ⊢ x ∈ ℝ * ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ * → x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ ¬ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x
157 154 155 156 syl2anc ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∧ n ∈ ℕ → x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ ¬ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x
158 157 rexbidva ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ → ∃ n ∈ ℕ x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ ∃ n ∈ ℕ ¬ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x
159 rexnal ⊢ ∃ n ∈ ℕ ¬ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x ↔ ¬ ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x
160 158 159 bitrdi ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ → ∃ n ∈ ℕ x < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ ¬ ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x
161 150 153 160 3imtr3d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ → ¬ ∫ 2 ⁡ F ≤ x → ¬ ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x
162 161 con4d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ → ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∫ 2 ⁡ F ≤ x
163 10 adantr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = +∞ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ *
164 pnfge ⊢ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ * → ∫ 2 ⁡ F ≤ +∞
165 163 164 syl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = +∞ → ∫ 2 ⁡ F ≤ +∞
166 simpr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = +∞ → x = +∞
167 165 166 breqtrrd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = +∞ → ∫ 2 ⁡ F ≤ x
168 167 a1d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = +∞ → ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∫ 2 ⁡ F ≤ x
169 1nn ⊢ 1 ∈ ℕ
170 169 ne0ii ⊢ ℕ ≠ ∅
171 r19.2z ⊢ ℕ ≠ ∅ ∧ ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∃ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x
172 170 171 mpan ⊢ ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∃ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x
173 37 adantlr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = −∞ ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ
174 mnflt ⊢ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ → −∞ < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n
175 rexr ⊢ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ *
176 xrltnle ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ * → −∞ < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ ¬ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ −∞
177 15 175 176 sylancr ⊢ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ → −∞ < if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ↔ ¬ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ −∞
178 174 177 mpbid ⊢ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ∈ ℝ → ¬ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ −∞
179 173 178 syl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = −∞ ∧ n ∈ ℕ → ¬ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ −∞
180 simplr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = −∞ ∧ n ∈ ℕ → x = −∞
181 180 breq2d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = −∞ ∧ n ∈ ℕ → if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x ↔ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ −∞
182 179 181 mtbird ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = −∞ ∧ n ∈ ℕ → ¬ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x
183 182 nrexdv ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = −∞ → ¬ ∃ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x
184 183 pm2.21d ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = −∞ → ∃ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∫ 2 ⁡ F ≤ x
185 172 184 syl5 ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x = −∞ → ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∫ 2 ⁡ F ≤ x
186 162 168 185 3jaodan ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ ∨ x = +∞ ∨ x = −∞ → ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∫ 2 ⁡ F ≤ x
187 123 186 sylan2b ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ * → ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∫ 2 ⁡ F ≤ x
188 187 ralrimiva ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∀ x ∈ ℝ * ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∫ 2 ⁡ F ≤ x
189 188 adantr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ x ∈ ℝ * ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ x → ∫ 2 ⁡ F ≤ x
190 109 83 eqeltrrid ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < ∈ ℝ *
191 122 189 190 rspcdva ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ n ∈ ℕ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * < → ∫ 2 ⁡ F ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
192 118 191 mpd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∫ 2 ⁡ F ≤ sup ran ⁡ m ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ℝ * <
193 192 109 breqtrrdi ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∫ 2 ⁡ F ≤ sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * <
194 itg2ub ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g ⁡ n ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ⁡ n ≤ f F → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ ∫ 2 ⁡ F
195 194 3expia ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g ⁡ n ∈ dom ⁡ ∫ 1 → g ⁡ n ≤ f F → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ ∫ 2 ⁡ F
196 74 195 sylan2 ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → g ⁡ n ≤ f F → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ ∫ 2 ⁡ F
197 196 anassrs ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → g ⁡ n ≤ f F → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ ∫ 2 ⁡ F
198 197 adantrd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ n ∈ ℕ → g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ ∫ 2 ⁡ F
199 198 ralimdva ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 → ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ n ∈ ℕ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ ∫ 2 ⁡ F
200 199 impr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ n ∈ ℕ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ ∫ 2 ⁡ F
201 eqid ⊢ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n = n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n
202 89 201 101 fvmpt ⊢ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⁡ m = ∫ 1 ⁡ g ⁡ m
203 202 breq1d ⊢ m ∈ ℕ → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F
204 203 ralbiia ⊢ ∀ m ∈ ℕ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∀ m ∈ ℕ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F
205 89 breq1d ⊢ n = m → ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F
206 205 cbvralvw ⊢ ∀ n ∈ ℕ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∀ m ∈ ℕ ∫ 1 ⁡ g ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F
207 204 206 bitr4i ⊢ ∀ m ∈ ℕ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∀ n ∈ ℕ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ≤ ∫ 2 ⁡ F
208 200 207 sylibr ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ m ∈ ℕ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F
209 ffn ⊢ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n : ℕ ⟶ ℝ → n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n Fn ℕ
210 breq1 ⊢ z = n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⁡ m → z ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F
211 210 ralrn ⊢ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n Fn ℕ → ∀ z ∈ ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n z ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∀ m ∈ ℕ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F
212 78 209 211 3syl ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ z ∈ ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n z ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∀ m ∈ ℕ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⁡ m ≤ ∫ 2 ⁡ F
213 208 212 mpbird ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∀ z ∈ ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n z ≤ ∫ 2 ⁡ F
214 supxrleub ⊢ ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ⊆ ℝ * ∧ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ * → sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * < ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∀ z ∈ ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n z ≤ ∫ 2 ⁡ F
215 81 73 214 syl2anc ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * < ≤ ∫ 2 ⁡ F ↔ ∀ z ∈ ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n z ≤ ∫ 2 ⁡ F
216 213 215 mpbird ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * < ≤ ∫ 2 ⁡ F
217 73 83 193 216 xrletrid ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∫ 2 ⁡ F = sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * <
218 69 72 217 3jca ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ ∫ 2 ⁡ F = sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * <
219 218 ex ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ ∫ 2 ⁡ F = sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * <
220 219 eximdv ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∃ g g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ if ∫ 2 ⁡ F = +∞ n ∫ 2 ⁡ F − 1 n < ∫ 1 ⁡ g ⁡ n → ∃ g g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ ∫ 2 ⁡ F = sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * <
221 68 220 mpd ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∃ g g : ℕ ⟶ dom ⁡ ∫ 1 ∧ ∀ n ∈ ℕ g ⁡ n ≤ f F ∧ ∫ 2 ⁡ F = sup ran ⁡ n ∈ ℕ ⟼ ∫ 1 ⁡ g ⁡ n ℝ * <