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Theorem itg2split

Description: The S.2 integral splits under an almost disjoint union. The proof avoids the use of itg2add , which requires countable choice. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses itg2split.a ⊢ φ → A ∈ dom ⁡ vol
itg2split.b ⊢ φ → B ∈ dom ⁡ vol
itg2split.i ⊢ φ → vol * ⁡ A ∩ B = 0
itg2split.u ⊢ φ → U = A ∪ B
itg2split.c ⊢ φ ∧ x ∈ U → C ∈ 0 +∞
itg2split.f ⊢ F = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A C 0
itg2split.g ⊢ G = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ B C 0
itg2split.h ⊢ H = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ U C 0
itg2split.sf ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
itg2split.sg ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ
Assertion itg2split ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ H = ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itg2split.a ⊢ φ → A ∈ dom ⁡ vol
2 itg2split.b ⊢ φ → B ∈ dom ⁡ vol
3 itg2split.i ⊢ φ → vol * ⁡ A ∩ B = 0
4 itg2split.u ⊢ φ → U = A ∪ B
5 itg2split.c ⊢ φ ∧ x ∈ U → C ∈ 0 +∞
6 itg2split.f ⊢ F = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A C 0
7 itg2split.g ⊢ G = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ B C 0
8 itg2split.h ⊢ H = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ U C 0
9 itg2split.sf ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ
10 itg2split.sg ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ
11 5 adantlr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∧ x ∈ U → C ∈ 0 +∞
12 0e0iccpnf ⊢ 0 ∈ 0 +∞
13 12 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∧ ¬ x ∈ U → 0 ∈ 0 +∞
14 11 13 ifclda ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → if x ∈ U C 0 ∈ 0 +∞
15 14 8 fmptd ⊢ φ → H : ℝ ⟶ 0 +∞
16 itg2cl ⊢ H : ℝ ⟶ 0 +∞ → ∫ 2 ⁡ H ∈ ℝ *
17 15 16 syl ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ H ∈ ℝ *
18 9 10 readdcld ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ
19 18 rexrd ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ *
20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 itg2splitlem ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ H ≤ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G
21 10 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F → ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ
22 itg2lecl ⊢ H : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ H ≤ ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G → ∫ 2 ⁡ H ∈ ℝ
23 15 18 20 22 syl3anc ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ H ∈ ℝ
24 23 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F → ∫ 2 ⁡ H ∈ ℝ
25 itg1cl ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ
26 25 ad2antrl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ
27 simprll ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → f ∈ dom ⁡ ∫ 1
28 simprrl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → g ∈ dom ⁡ ∫ 1
29 27 28 itg1add ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ f + f g = ∫ 1 ⁡ f + ∫ 1 ⁡ g
30 15 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → H : ℝ ⟶ 0 +∞
31 27 28 i1fadd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → f + f g ∈ dom ⁡ ∫ 1
32 inss1 ⊢ A ∩ B ⊆ A
33 mblss ⊢ A ∈ dom ⁡ vol → A ⊆ ℝ
34 1 33 syl ⊢ φ → A ⊆ ℝ
35 32 34 sstrid ⊢ φ → A ∩ B ⊆ ℝ
36 35 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → A ∩ B ⊆ ℝ
37 3 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → vol * ⁡ A ∩ B = 0
38 nfv ⊢ Ⅎ x φ
39 nfv ⊢ Ⅎ x f ∈ dom ⁡ ∫ 1
40 nfcv ⊢ Ⅎ _ x f
41 nfcv ⊢ Ⅎ _ x ∘ r ⁡ ≤
42 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A C 0
43 6 42 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x F
44 40 41 43 nfbr ⊢ Ⅎ x f ≤ f F
45 39 44 nfan ⊢ Ⅎ x f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F
46 nfv ⊢ Ⅎ x g ∈ dom ⁡ ∫ 1
47 nfcv ⊢ Ⅎ _ x g
48 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ B C 0
49 7 48 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x G
50 47 41 49 nfbr ⊢ Ⅎ x g ≤ f G
51 46 50 nfan ⊢ Ⅎ x g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G
52 45 51 nfan ⊢ Ⅎ x f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G
53 38 52 nfan ⊢ Ⅎ x φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G
54 eldifi ⊢ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → x ∈ ℝ
55 i1ff ⊢ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f : ℝ ⟶ ℝ
56 27 55 syl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → f : ℝ ⟶ ℝ
57 56 ffnd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → f Fn ℝ
58 i1ff ⊢ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 → g : ℝ ⟶ ℝ
59 28 58 syl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → g : ℝ ⟶ ℝ
60 59 ffnd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → g Fn ℝ
61 reex ⊢ ℝ ∈ V
62 61 a1i ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ℝ ∈ V
63 inidm ⊢ ℝ ∩ ℝ = ℝ
64 eqidd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ → f ⁡ x = f ⁡ x
65 eqidd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ → g ⁡ x = g ⁡ x
66 57 60 62 62 63 64 65 ofval ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ → f + f g ⁡ x = f ⁡ x + g ⁡ x
67 54 66 sylan2 ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → f + f g ⁡ x = f ⁡ x + g ⁡ x
68 ffvelcdm ⊢ f : ℝ ⟶ ℝ ∧ x ∈ ℝ → f ⁡ x ∈ ℝ
69 56 54 68 syl2an ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → f ⁡ x ∈ ℝ
70 ffvelcdm ⊢ g : ℝ ⟶ ℝ ∧ x ∈ ℝ → g ⁡ x ∈ ℝ
71 59 54 70 syl2an ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → g ⁡ x ∈ ℝ
72 69 71 readdcld ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → f ⁡ x + g ⁡ x ∈ ℝ
73 72 rexrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → f ⁡ x + g ⁡ x ∈ ℝ *
74 73 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → f ⁡ x + g ⁡ x ∈ ℝ *
75 69 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → f ⁡ x ∈ ℝ
76 75 rexrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → f ⁡ x ∈ ℝ *
77 iccssxr ⊢ 0 +∞ ⊆ ℝ *
78 ffvelcdm ⊢ H : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ x ∈ ℝ → H ⁡ x ∈ 0 +∞
79 30 54 78 syl2an ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → H ⁡ x ∈ 0 +∞
80 77 79 sselid ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → H ⁡ x ∈ ℝ *
81 80 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → H ⁡ x ∈ ℝ *
82 71 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → g ⁡ x ∈ ℝ
83 0red ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → 0 ∈ ℝ
84 simprrr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → g ≤ f G
85 61 a1i ⊢ φ ∧ g Fn ℝ → ℝ ∈ V
86 fvexd ⊢ φ ∧ g Fn ℝ ∧ x ∈ ℝ → g ⁡ x ∈ V
87 ssun2 ⊢ B ⊆ A ∪ B
88 87 4 sseqtrrid ⊢ φ → B ⊆ U
89 88 sselda ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ U
90 89 adantlr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∧ x ∈ B → x ∈ U
91 90 11 syldan ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∧ x ∈ B → C ∈ 0 +∞
92 12 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∧ ¬ x ∈ B → 0 ∈ 0 +∞
93 91 92 ifclda ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → if x ∈ B C 0 ∈ 0 +∞
94 93 adantlr ⊢ φ ∧ g Fn ℝ ∧ x ∈ ℝ → if x ∈ B C 0 ∈ 0 +∞
95 dffn5 ⊢ g Fn ℝ ↔ g = x ∈ ℝ ⟼ g ⁡ x
96 95 bilani ⊢ φ ∧ g Fn ℝ → g = x ∈ ℝ ⟼ g ⁡ x
97 7 a1i ⊢ φ ∧ g Fn ℝ → G = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ B C 0
98 85 86 94 96 97 ofrfval2 ⊢ φ ∧ g Fn ℝ → g ≤ f G ↔ ∀ x ∈ ℝ g ⁡ x ≤ if x ∈ B C 0
99 60 98 syldan ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → g ≤ f G ↔ ∀ x ∈ ℝ g ⁡ x ≤ if x ∈ B C 0
100 84 99 mpbid ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∀ x ∈ ℝ g ⁡ x ≤ if x ∈ B C 0
101 100 r19.21bi ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ → g ⁡ x ≤ if x ∈ B C 0
102 54 101 sylan2 ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → g ⁡ x ≤ if x ∈ B C 0
103 102 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → g ⁡ x ≤ if x ∈ B C 0
104 eldifn ⊢ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → ¬ x ∈ A ∩ B
105 104 adantl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → ¬ x ∈ A ∩ B
106 elin ⊢ x ∈ A ∩ B ↔ x ∈ A ∧ x ∈ B
107 105 106 sylnib ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → ¬ x ∈ A ∧ x ∈ B
108 imnan ⊢ x ∈ A → ¬ x ∈ B ↔ ¬ x ∈ A ∧ x ∈ B
109 107 108 sylibr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → x ∈ A → ¬ x ∈ B
110 109 imp ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → ¬ x ∈ B
111 110 iffalsed ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → if x ∈ B C 0 = 0
112 103 111 breqtrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → g ⁡ x ≤ 0
113 82 83 75 112 leadd2dd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → f ⁡ x + g ⁡ x ≤ f ⁡ x + 0
114 75 recnd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → f ⁡ x ∈ ℂ
115 114 addridd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → f ⁡ x + 0 = f ⁡ x
116 113 115 breqtrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → f ⁡ x + g ⁡ x ≤ f ⁡ x
117 simprlr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → f ≤ f F
118 61 a1i ⊢ φ ∧ f Fn ℝ → ℝ ∈ V
119 fvexd ⊢ φ ∧ f Fn ℝ ∧ x ∈ ℝ → f ⁡ x ∈ V
120 ssun1 ⊢ A ⊆ A ∪ B
121 120 4 sseqtrrid ⊢ φ → A ⊆ U
122 121 sselda ⊢ φ ∧ x ∈ A → x ∈ U
123 122 adantlr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∧ x ∈ A → x ∈ U
124 123 11 syldan ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∧ x ∈ A → C ∈ 0 +∞
125 12 a1i ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ ∧ ¬ x ∈ A → 0 ∈ 0 +∞
126 124 125 ifclda ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → if x ∈ A C 0 ∈ 0 +∞
127 126 adantlr ⊢ φ ∧ f Fn ℝ ∧ x ∈ ℝ → if x ∈ A C 0 ∈ 0 +∞
128 dffn5 ⊢ f Fn ℝ ↔ f = x ∈ ℝ ⟼ f ⁡ x
129 128 bilani ⊢ φ ∧ f Fn ℝ → f = x ∈ ℝ ⟼ f ⁡ x
130 6 a1i ⊢ φ ∧ f Fn ℝ → F = x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ A C 0
131 118 119 127 129 130 ofrfval2 ⊢ φ ∧ f Fn ℝ → f ≤ f F ↔ ∀ x ∈ ℝ f ⁡ x ≤ if x ∈ A C 0
132 57 131 syldan ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → f ≤ f F ↔ ∀ x ∈ ℝ f ⁡ x ≤ if x ∈ A C 0
133 117 132 mpbid ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∀ x ∈ ℝ f ⁡ x ≤ if x ∈ A C 0
134 133 r19.21bi ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ → f ⁡ x ≤ if x ∈ A C 0
135 54 134 sylan2 ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → f ⁡ x ≤ if x ∈ A C 0
136 135 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → f ⁡ x ≤ if x ∈ A C 0
137 121 ad2antrr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → A ⊆ U
138 137 sselda ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → x ∈ U
139 138 iftrued ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → if x ∈ U C 0 = C
140 simpr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ → x ∈ ℝ
141 14 adantlr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ → if x ∈ U C 0 ∈ 0 +∞
142 8 fvmpt2 ⊢ x ∈ ℝ ∧ if x ∈ U C 0 ∈ 0 +∞ → H ⁡ x = if x ∈ U C 0
143 140 141 142 syl2anc ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ → H ⁡ x = if x ∈ U C 0
144 54 143 sylan2 ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → H ⁡ x = if x ∈ U C 0
145 144 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → H ⁡ x = if x ∈ U C 0
146 iftrue ⊢ x ∈ A → if x ∈ A C 0 = C
147 146 adantl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → if x ∈ A C 0 = C
148 139 145 147 3eqtr4d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → H ⁡ x = if x ∈ A C 0
149 136 148 breqtrrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → f ⁡ x ≤ H ⁡ x
150 74 76 81 116 149 xrletrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ x ∈ A → f ⁡ x + g ⁡ x ≤ H ⁡ x
151 73 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → f ⁡ x + g ⁡ x ∈ ℝ *
152 71 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → g ⁡ x ∈ ℝ
153 152 rexrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → g ⁡ x ∈ ℝ *
154 80 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → H ⁡ x ∈ ℝ *
155 69 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → f ⁡ x ∈ ℝ
156 0red ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → 0 ∈ ℝ
157 135 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → f ⁡ x ≤ if x ∈ A C 0
158 iffalse ⊢ ¬ x ∈ A → if x ∈ A C 0 = 0
159 158 adantl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → if x ∈ A C 0 = 0
160 157 159 breqtrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → f ⁡ x ≤ 0
161 155 156 152 160 leadd1dd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → f ⁡ x + g ⁡ x ≤ 0 + g ⁡ x
162 152 recnd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → g ⁡ x ∈ ℂ
163 162 addlidd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → 0 + g ⁡ x = g ⁡ x
164 161 163 breqtrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → f ⁡ x + g ⁡ x ≤ g ⁡ x
165 102 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → g ⁡ x ≤ if x ∈ B C 0
166 144 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → H ⁡ x = if x ∈ U C 0
167 4 ad3antrrr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → U = A ∪ B
168 167 eleq2d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → x ∈ U ↔ x ∈ A ∪ B
169 elun ⊢ x ∈ A ∪ B ↔ x ∈ A ∨ x ∈ B
170 biorf ⊢ ¬ x ∈ A → x ∈ B ↔ x ∈ A ∨ x ∈ B
171 169 170 bitr4id ⊢ ¬ x ∈ A → x ∈ A ∪ B ↔ x ∈ B
172 171 adantl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → x ∈ A ∪ B ↔ x ∈ B
173 168 172 bitrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → x ∈ U ↔ x ∈ B
174 173 ifbid ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → if x ∈ U C 0 = if x ∈ B C 0
175 166 174 eqtrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → H ⁡ x = if x ∈ B C 0
176 165 175 breqtrrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → g ⁡ x ≤ H ⁡ x
177 151 153 154 164 176 xrletrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B ∧ ¬ x ∈ A → f ⁡ x + g ⁡ x ≤ H ⁡ x
178 150 177 pm2.61dan ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → f ⁡ x + g ⁡ x ≤ H ⁡ x
179 67 178 eqbrtrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → f + f g ⁡ x ≤ H ⁡ x
180 179 ex ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → x ∈ ℝ ∖ A ∩ B → f + f g ⁡ x ≤ H ⁡ x
181 53 180 ralrimi ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∀ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B f + f g ⁡ x ≤ H ⁡ x
182 nfv ⊢ Ⅎ y f + f g ⁡ x ≤ H ⁡ x
183 nfcv ⊢ Ⅎ _ x f + f g ⁡ y
184 nfcv ⊢ Ⅎ _ x ≤
185 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ ℝ ⟼ if x ∈ U C 0
186 8 185 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x H
187 nfcv ⊢ Ⅎ _ x y
188 186 187 nffv ⊢ Ⅎ _ x H ⁡ y
189 183 184 188 nfbr ⊢ Ⅎ x f + f g ⁡ y ≤ H ⁡ y
190 fveq2 ⊢ x = y → f + f g ⁡ x = f + f g ⁡ y
191 fveq2 ⊢ x = y → H ⁡ x = H ⁡ y
192 190 191 breq12d ⊢ x = y → f + f g ⁡ x ≤ H ⁡ x ↔ f + f g ⁡ y ≤ H ⁡ y
193 182 189 192 cbvralw ⊢ ∀ x ∈ ℝ ∖ A ∩ B f + f g ⁡ x ≤ H ⁡ x ↔ ∀ y ∈ ℝ ∖ A ∩ B f + f g ⁡ y ≤ H ⁡ y
194 181 193 sylib ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∀ y ∈ ℝ ∖ A ∩ B f + f g ⁡ y ≤ H ⁡ y
195 194 r19.21bi ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G ∧ y ∈ ℝ ∖ A ∩ B → f + f g ⁡ y ≤ H ⁡ y
196 30 31 36 37 195 itg2uba ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ f + f g ≤ ∫ 2 ⁡ H
197 29 196 eqbrtrrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ f + ∫ 1 ⁡ g ≤ ∫ 2 ⁡ H
198 26 adantrr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ
199 itg1cl ⊢ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ g ∈ ℝ
200 28 199 syl ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ g ∈ ℝ
201 23 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∫ 2 ⁡ H ∈ ℝ
202 198 200 201 leaddsub2d ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ f + ∫ 1 ⁡ g ≤ ∫ 2 ⁡ H ↔ ∫ 1 ⁡ g ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f
203 197 202 mpbid ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ g ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f
204 203 anassrs ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ g ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f
205 204 expr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F ∧ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 → g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ g ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f
206 205 ralrimiva ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F → ∀ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ g ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f
207 93 7 fmptd ⊢ φ → G : ℝ ⟶ 0 +∞
208 207 adantr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F → G : ℝ ⟶ 0 +∞
209 24 26 resubcld ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F → ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ
210 209 rexrd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F → ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ *
211 itg2leub ⊢ G : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f ∈ ℝ * → ∫ 2 ⁡ G ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f ↔ ∀ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ g ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f
212 208 210 211 syl2anc ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F → ∫ 2 ⁡ G ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f ↔ ∀ g ∈ dom ⁡ ∫ 1 g ≤ f G → ∫ 1 ⁡ g ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f
213 206 212 mpbird ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F → ∫ 2 ⁡ G ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 1 ⁡ f
214 21 24 26 213 lesubd ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G
215 214 expr ⊢ φ ∧ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 → f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G
216 215 ralrimiva ⊢ φ → ∀ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G
217 126 6 fmptd ⊢ φ → F : ℝ ⟶ 0 +∞
218 23 10 resubcld ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ
219 218 rexrd ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ *
220 itg2leub ⊢ F : ℝ ⟶ 0 +∞ ∧ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ * → ∫ 2 ⁡ F ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G ↔ ∀ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G
221 217 219 220 syl2anc ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G ↔ ∀ f ∈ dom ⁡ ∫ 1 f ≤ f F → ∫ 1 ⁡ f ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G
222 216 221 mpbird ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G
223 leaddsub ⊢ ∫ 2 ⁡ F ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ G ∈ ℝ ∧ ∫ 2 ⁡ H ∈ ℝ → ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G ≤ ∫ 2 ⁡ H ↔ ∫ 2 ⁡ F ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G
224 9 10 23 223 syl3anc ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G ≤ ∫ 2 ⁡ H ↔ ∫ 2 ⁡ F ≤ ∫ 2 ⁡ H − ∫ 2 ⁡ G
225 222 224 mpbird ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G ≤ ∫ 2 ⁡ H
226 17 19 20 225 xrletrid ⊢ φ → ∫ 2 ⁡ H = ∫ 2 ⁡ F + ∫ 2 ⁡ G