Metamath Proof Explorer


Theorem itgitg1

Description: Transfer an integral using S.1 to an equivalent integral using S. . (Contributed by Mario Carneiro, 6-Aug-2014)

Ref Expression
Assertion itgitg1 ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ ℝ F ⁡ x dx = ∫ 1 ⁡ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 i1ff ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F : ℝ ⟶ ℝ
2 1 ffvelcdmda ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → F ⁡ x ∈ ℝ
3 1 feqmptd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F = x ∈ ℝ ⟼ F ⁡ x
4 i1fibl ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F ∈ 𝐿 1
5 3 4 eqeltrrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ F ⁡ x ∈ 𝐿 1
6 2 5 itgreval ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ ℝ F ⁡ x dx = ∫ ℝ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 dx − ∫ ℝ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 dx
7 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
8 ifcl ⊢ F ⁡ x ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ → if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ ℝ
9 2 7 8 sylancl ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ ℝ
10 max1 ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ F ⁡ x ∈ ℝ → 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
11 7 2 10 sylancr ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
12 id ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → F ∈ dom ⁡ ∫ 1
13 3 12 eqeltrrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ F ⁡ x ∈ dom ⁡ ∫ 1
14 13 i1fposd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1
15 i1fibl ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ 𝐿 1
16 14 15 syl ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ 𝐿 1
17 9 11 16 itgitg2 ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ ℝ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 dx = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
18 11 ralrimiva ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
19 reex ⊢ ℝ ∈ V
20 19 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ ∈ V
21 7 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → 0 ∈ ℝ
22 fconstmpt ⊢ ℝ × 0 = x ∈ ℝ ⟼ 0
23 22 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 0 = x ∈ ℝ ⟼ 0
24 eqidd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
25 20 21 9 23 24 ofrfval2 ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ↔ ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
26 18 25 mpbird ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
27 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
28 27 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ ⊆ ℂ
29 9 fmpttd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 : ℝ ⟶ ℝ
30 29 ffnd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 Fn ℝ
31 28 30 0pledm ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ↔ ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
32 26 31 mpbird ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
33 itg2itg1 ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
34 14 32 33 syl2anc ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
35 17 34 eqtrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ ℝ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 dx = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0
36 2 renegcld ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → − F ⁡ x ∈ ℝ
37 ifcl ⊢ − F ⁡ x ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ → if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ ℝ
38 36 7 37 sylancl ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ ℝ
39 max1 ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ − F ⁡ x ∈ ℝ → 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
40 7 36 39 sylancr ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
41 neg1rr ⊢ − 1 ∈ ℝ
42 41 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → − 1 ∈ ℝ
43 fconstmpt ⊢ ℝ × − 1 = x ∈ ℝ ⟼ − 1
44 43 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × − 1 = x ∈ ℝ ⟼ − 1
45 20 42 2 44 3 offval2 ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × − 1 × f F = x ∈ ℝ ⟼ -1 ⁢ F ⁡ x
46 2 recnd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → F ⁡ x ∈ ℂ
47 46 mulm1d ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → -1 ⁢ F ⁡ x = − F ⁡ x
48 47 mpteq2dva ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ -1 ⁢ F ⁡ x = x ∈ ℝ ⟼ − F ⁡ x
49 45 48 eqtrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × − 1 × f F = x ∈ ℝ ⟼ − F ⁡ x
50 41 a1i ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → − 1 ∈ ℝ
51 12 50 i1fmulc ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × − 1 × f F ∈ dom ⁡ ∫ 1
52 49 51 eqeltrrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ − F ⁡ x ∈ dom ⁡ ∫ 1
53 52 i1fposd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1
54 i1fibl ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ 𝐿 1
55 53 54 syl ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ 𝐿 1
56 38 40 55 itgitg2 ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ ℝ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 dx = ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
57 40 ralrimiva ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
58 eqidd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
59 20 21 38 23 58 ofrfval2 ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ↔ ∀ x ∈ ℝ 0 ≤ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
60 57 59 mpbird ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
61 38 fmpttd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 : ℝ ⟶ ℝ
62 61 ffnd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 Fn ℝ
63 28 62 0pledm ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ↔ ℝ × 0 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
64 60 63 mpbird ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
65 itg2itg1 ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ 0 𝑝 ≤ f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
66 53 64 65 syl2anc ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 2 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
67 56 66 eqtrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ ℝ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 dx = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
68 35 67 oveq12d ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ ℝ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 dx − ∫ ℝ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 dx = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
69 itg1sub ⊢ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
70 14 53 69 syl2anc ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
71 68 70 eqtr4d ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ ℝ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 dx − ∫ ℝ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 dx = ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
72 max0sub ⊢ F ⁡ x ∈ ℝ → if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = F ⁡ x
73 2 72 syl ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 ∧ x ∈ ℝ → if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = F ⁡ x
74 73 mpteq2dva ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = x ∈ ℝ ⟼ F ⁡ x
75 20 9 38 24 58 offval2 ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0
76 74 75 3 3eqtr4d ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = F
77 76 fveq2d ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ 1 ⁡ x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ F ⁡ x F ⁡ x 0 − f x ∈ ℝ ⟼ if 0 ≤ − F ⁡ x − F ⁡ x 0 = ∫ 1 ⁡ F
78 6 71 77 3eqtrd ⊢ F ∈ dom ⁡ ∫ 1 → ∫ ℝ F ⁡ x dx = ∫ 1 ⁡ F