Metamath Proof Explorer


Theorem itgadd

Description: Add two integrals over the same domain. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses itgadd.1 ⊢ φ ∧ x ∈ A → B ∈ V
itgadd.2 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ 𝐿 1
itgadd.3 ⊢ φ ∧ x ∈ A → C ∈ V
itgadd.4 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ C ∈ 𝐿 1
Assertion itgadd ⊢ φ → ∫ A B + C dx = ∫ A B dx + ∫ A C dx

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itgadd.1 ⊢ φ ∧ x ∈ A → B ∈ V
2 itgadd.2 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ 𝐿 1
3 itgadd.3 ⊢ φ ∧ x ∈ A → C ∈ V
4 itgadd.4 ⊢ φ → x ∈ A ⟼ C ∈ 𝐿 1
5 iblmbf ⊢ x ∈ A ⟼ B ∈ 𝐿 1 → x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn
6 2 5 syl ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ MblFn
7 6 1 mbfmptcl ⊢ φ ∧ x ∈ A → B ∈ ℂ
8 iblmbf ⊢ x ∈ A ⟼ C ∈ 𝐿 1 → x ∈ A ⟼ C ∈ MblFn
9 4 8 syl ⊢ φ → x ∈ A ⟼ C ∈ MblFn
10 9 3 mbfmptcl ⊢ φ ∧ x ∈ A → C ∈ ℂ
11 7 10 readdd ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℜ ⁡ B + C = ℜ ⁡ B + ℜ ⁡ C
12 11 itgeq2dv ⊢ φ → ∫ A ℜ ⁡ B + C dx = ∫ A ℜ ⁡ B + ℜ ⁡ C dx
13 7 recld ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℜ ⁡ B ∈ ℝ
14 7 iblcn ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B ∈ 𝐿 1 ↔ x ∈ A ⟼ ℜ ⁡ B ∈ 𝐿 1 ∧ x ∈ A ⟼ ℑ ⁡ B ∈ 𝐿 1
15 2 14 mpbid ⊢ φ → x ∈ A ⟼ ℜ ⁡ B ∈ 𝐿 1 ∧ x ∈ A ⟼ ℑ ⁡ B ∈ 𝐿 1
16 15 simpld ⊢ φ → x ∈ A ⟼ ℜ ⁡ B ∈ 𝐿 1
17 10 recld ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℜ ⁡ C ∈ ℝ
18 10 iblcn ⊢ φ → x ∈ A ⟼ C ∈ 𝐿 1 ↔ x ∈ A ⟼ ℜ ⁡ C ∈ 𝐿 1 ∧ x ∈ A ⟼ ℑ ⁡ C ∈ 𝐿 1
19 4 18 mpbid ⊢ φ → x ∈ A ⟼ ℜ ⁡ C ∈ 𝐿 1 ∧ x ∈ A ⟼ ℑ ⁡ C ∈ 𝐿 1
20 19 simpld ⊢ φ → x ∈ A ⟼ ℜ ⁡ C ∈ 𝐿 1
21 13 16 17 20 13 17 itgaddlem2 ⊢ φ → ∫ A ℜ ⁡ B + ℜ ⁡ C dx = ∫ A ℜ ⁡ B dx + ∫ A ℜ ⁡ C dx
22 12 21 eqtrd ⊢ φ → ∫ A ℜ ⁡ B + C dx = ∫ A ℜ ⁡ B dx + ∫ A ℜ ⁡ C dx
23 7 10 imaddd ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℑ ⁡ B + C = ℑ ⁡ B + ℑ ⁡ C
24 23 itgeq2dv ⊢ φ → ∫ A ℑ ⁡ B + C dx = ∫ A ℑ ⁡ B + ℑ ⁡ C dx
25 7 imcld ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℑ ⁡ B ∈ ℝ
26 15 simprd ⊢ φ → x ∈ A ⟼ ℑ ⁡ B ∈ 𝐿 1
27 10 imcld ⊢ φ ∧ x ∈ A → ℑ ⁡ C ∈ ℝ
28 19 simprd ⊢ φ → x ∈ A ⟼ ℑ ⁡ C ∈ 𝐿 1
29 25 26 27 28 25 27 itgaddlem2 ⊢ φ → ∫ A ℑ ⁡ B + ℑ ⁡ C dx = ∫ A ℑ ⁡ B dx + ∫ A ℑ ⁡ C dx
30 24 29 eqtrd ⊢ φ → ∫ A ℑ ⁡ B + C dx = ∫ A ℑ ⁡ B dx + ∫ A ℑ ⁡ C dx
31 30 oveq2d ⊢ φ → i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B + C dx = i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx + ∫ A ℑ ⁡ C dx
32 ax-icn ⊢ i ∈ ℂ
33 32 a1i ⊢ φ → i ∈ ℂ
34 25 26 itgcl ⊢ φ → ∫ A ℑ ⁡ B dx ∈ ℂ
35 27 28 itgcl ⊢ φ → ∫ A ℑ ⁡ C dx ∈ ℂ
36 33 34 35 adddid ⊢ φ → i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx + ∫ A ℑ ⁡ C dx = i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ C dx
37 31 36 eqtrd ⊢ φ → i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B + C dx = i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ C dx
38 22 37 oveq12d ⊢ φ → ∫ A ℜ ⁡ B + C dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B + C dx = ∫ A ℜ ⁡ B dx + ∫ A ℜ ⁡ C dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ C dx
39 13 16 itgcl ⊢ φ → ∫ A ℜ ⁡ B dx ∈ ℂ
40 17 20 itgcl ⊢ φ → ∫ A ℜ ⁡ C dx ∈ ℂ
41 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ ∫ A ℑ ⁡ B dx ∈ ℂ → i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx ∈ ℂ
42 32 34 41 sylancr ⊢ φ → i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx ∈ ℂ
43 mulcl ⊢ i ∈ ℂ ∧ ∫ A ℑ ⁡ C dx ∈ ℂ → i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ C dx ∈ ℂ
44 32 35 43 sylancr ⊢ φ → i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ C dx ∈ ℂ
45 39 40 42 44 add4d ⊢ φ → ∫ A ℜ ⁡ B dx + ∫ A ℜ ⁡ C dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ C dx = ∫ A ℜ ⁡ B dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx + ∫ A ℜ ⁡ C dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ C dx
46 38 45 eqtrd ⊢ φ → ∫ A ℜ ⁡ B + C dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B + C dx = ∫ A ℜ ⁡ B dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx + ∫ A ℜ ⁡ C dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ C dx
47 ovexd ⊢ φ ∧ x ∈ A → B + C ∈ V
48 1 2 3 4 ibladd ⊢ φ → x ∈ A ⟼ B + C ∈ 𝐿 1
49 47 48 itgcnval ⊢ φ → ∫ A B + C dx = ∫ A ℜ ⁡ B + C dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B + C dx
50 1 2 itgcnval ⊢ φ → ∫ A B dx = ∫ A ℜ ⁡ B dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx
51 3 4 itgcnval ⊢ φ → ∫ A C dx = ∫ A ℜ ⁡ C dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ C dx
52 50 51 oveq12d ⊢ φ → ∫ A B dx + ∫ A C dx = ∫ A ℜ ⁡ B dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ B dx + ∫ A ℜ ⁡ C dx + i ⁢ ∫ A ℑ ⁡ C dx
53 46 49 52 3eqtr4d ⊢ φ → ∫ A B + C dx = ∫ A B dx + ∫ A C dx