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Theorem itgsubstlem

Description: Lemma for itgsubst . (Contributed by Mario Carneiro, 12-Sep-2014)

Ref Expression
Hypotheses itgsubst.x φ X
itgsubst.y φ Y
itgsubst.le φ X Y
itgsubst.z φ Z *
itgsubst.w φ W *
itgsubst.a φ x X Y A : X Y cn Z W
itgsubst.b φ x X Y B X Y cn 𝐿 1
itgsubst.c φ u Z W C : Z W cn
itgsubst.da φ dx X Y A d x = x X Y B
itgsubst.e u = A C = E
itgsubst.k x = X A = K
itgsubst.l x = Y A = L
itgsubst.m φ M Z W
itgsubst.n φ N Z W
itgsubst.cl2 φ x X Y A M N
Assertion itgsubstlem φ K L C du = X Y E B dx

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itgsubst.x φ X
2 itgsubst.y φ Y
3 itgsubst.le φ X Y
4 itgsubst.z φ Z *
5 itgsubst.w φ W *
6 itgsubst.a φ x X Y A : X Y cn Z W
7 itgsubst.b φ x X Y B X Y cn 𝐿 1
8 itgsubst.c φ u Z W C : Z W cn
9 itgsubst.da φ dx X Y A d x = x X Y B
10 itgsubst.e u = A C = E
11 itgsubst.k x = X A = K
12 itgsubst.l x = Y A = L
13 itgsubst.m φ M Z W
14 itgsubst.n φ N Z W
15 itgsubst.cl2 φ x X Y A M N
16 3 ditgpos φ X Y E B dx = X Y E B dx
17 ax-resscn
18 17 a1i φ
19 iccssre X Y X Y
20 1 2 19 syl2anc φ X Y
21 eqidd φ x X Y A = x X Y A
22 eqidd φ v M N M v C du = v M N M v C du
23 oveq2 v = A M v = M A
24 itgeq1 M v = M A M v C du = M A C du
25 23 24 syl v = A M v C du = M A C du
26 15 21 22 25 fmptco φ v M N M v C du x X Y A = x X Y M A C du
27 15 fmpttd φ x X Y A : X Y M N
28 ioossicc M N M N
29 eliooord M Z W Z < M M < W
30 13 29 syl φ Z < M M < W
31 30 simpld φ Z < M
32 eliooord N Z W Z < N N < W
33 14 32 syl φ Z < N N < W
34 33 simprd φ N < W
35 iccssioo Z * W * Z < M N < W M N Z W
36 4 5 31 34 35 syl22anc φ M N Z W
37 28 36 sstrid φ M N Z W
38 ioossre Z W
39 38 a1i φ Z W
40 39 17 sstrdi φ Z W
41 37 40 sstrd φ M N
42 cncffvrn M N x X Y A : X Y cn Z W x X Y A : X Y cn M N x X Y A : X Y M N
43 41 6 42 syl2anc φ x X Y A : X Y cn M N x X Y A : X Y M N
44 27 43 mpbird φ x X Y A : X Y cn M N
45 28 sseli v M N v M N
46 38 14 sselid φ N
47 46 rexrd φ N *
48 47 adantr φ v M N N *
49 38 13 sselid φ M
50 elicc2 M N v M N v M v v N
51 49 46 50 syl2anc φ v M N v M v v N
52 51 biimpa φ v M N v M v v N
53 52 simp3d φ v M N v N
54 iooss2 N * v N M v M N
55 48 53 54 syl2anc φ v M N M v M N
56 55 sselda φ v M N u M v u M N
57 37 sselda φ u M N u Z W
58 cncff u Z W C : Z W cn u Z W C : Z W
59 8 58 syl φ u Z W C : Z W
60 59 fvmptelrn φ u Z W C
61 57 60 syldan φ u M N C
62 61 adantlr φ v M N u M N C
63 56 62 syldan φ v M N u M v C
64 ioombl M v dom vol
65 64 a1i φ v M N M v dom vol
66 28 a1i φ M N M N
67 ioombl M N dom vol
68 67 a1i φ M N dom vol
69 36 sselda φ u M N u Z W
70 69 60 syldan φ u M N C
71 36 resmptd φ u Z W C M N = u M N C
72 rescncf M N Z W u Z W C : Z W cn u Z W C M N : M N cn
73 36 8 72 sylc φ u Z W C M N : M N cn
74 71 73 eqeltrrd φ u M N C : M N cn
75 cniccibl M N u M N C : M N cn u M N C 𝐿 1
76 49 46 74 75 syl3anc φ u M N C 𝐿 1
77 66 68 70 76 iblss φ u M N C 𝐿 1
78 77 adantr φ v M N u M N C 𝐿 1
79 55 65 62 78 iblss φ v M N u M v C 𝐿 1
80 63 79 itgcl φ v M N M v C du
81 45 80 sylan2 φ v M N M v C du
82 81 fmpttd φ v M N M v C du : M N
83 37 38 sstrdi φ M N
84 fveq2 t = u u M N C t = u M N C u
85 nffvmpt1 _ u u M N C t
86 nfcv _ t u M N C u
87 84 85 86 cbvitg M v u M N C t dt = M v u M N C u du
88 eqid u M N C = u M N C
89 88 fvmpt2 u M N C u M N C u = C
90 56 63 89 syl2anc φ v M N u M v u M N C u = C
91 90 itgeq2dv φ v M N M v u M N C u du = M v C du
92 87 91 eqtrid φ v M N M v u M N C t dt = M v C du
93 92 mpteq2dva φ v M N M v u M N C t dt = v M N M v C du
94 93 oveq2d φ dv M N M v u M N C t dt d v = dv M N M v C du d v
95 eqid v M N M v u M N C t dt = v M N M v u M N C t dt
96 1 rexrd φ X *
97 2 rexrd φ Y *
98 lbicc2 X * Y * X Y X X Y
99 96 97 3 98 syl3anc φ X X Y
100 n0i X X Y ¬ X Y =
101 99 100 syl φ ¬ X Y =
102 feq3 M N = x X Y A : X Y M N x X Y A : X Y
103 27 102 syl5ibcom φ M N = x X Y A : X Y
104 f00 x X Y A : X Y x X Y A = X Y =
105 104 simprbi x X Y A : X Y X Y =
106 103 105 syl6 φ M N = X Y =
107 101 106 mtod φ ¬ M N =
108 49 rexrd φ M *
109 ioo0 M * N * M N = N M
110 108 47 109 syl2anc φ M N = N M
111 107 110 mtbid φ ¬ N M
112 46 49 letrid φ N M M N
113 112 ord φ ¬ N M M N
114 111 113 mpd φ M N
115 resmpt M N M N u M N C M N = u M N C
116 28 115 ax-mp u M N C M N = u M N C
117 rescncf M N M N u M N C : M N cn u M N C M N : M N cn
118 28 74 117 mpsyl φ u M N C M N : M N cn
119 116 118 eqeltrrid φ u M N C : M N cn
120 95 49 46 114 119 77 ftc1cn φ dv M N M v u M N C t dt d v = u M N C
121 36 38 sstrdi φ M N
122 eqid TopOpen fld = TopOpen fld
123 122 tgioo2 topGen ran . = TopOpen fld 𝑡
124 iccntr M N int topGen ran . M N = M N
125 49 46 124 syl2anc φ int topGen ran . M N = M N
126 18 121 80 123 122 125 dvmptntr φ dv M N M v C du d v = dv M N M v C du d v
127 94 120 126 3eqtr3rd φ dv M N M v C du d v = u M N C
128 127 dmeqd φ dom dv M N M v C du d v = dom u M N C
129 88 61 dmmptd φ dom u M N C = M N
130 128 129 eqtrd φ dom dv M N M v C du d v = M N
131 dvcn v M N M v C du : M N M N dom dv M N M v C du d v = M N v M N M v C du : M N cn
132 18 82 83 130 131 syl31anc φ v M N M v C du : M N cn
133 44 132 cncfco φ v M N M v C du x X Y A : X Y cn
134 26 133 eqeltrrd φ x X Y M A C du : X Y cn
135 cncff x X Y M A C du : X Y cn x X Y M A C du : X Y
136 134 135 syl φ x X Y M A C du : X Y
137 136 fvmptelrn φ x X Y M A C du
138 iccntr X Y int topGen ran . X Y = X Y
139 1 2 138 syl2anc φ int topGen ran . X Y = X Y
140 18 20 137 123 122 139 dvmptntr φ dx X Y M A C du d x = dx X Y M A C du d x
141 reelprrecn
142 141 a1i φ
143 ioossicc X Y X Y
144 143 sseli x X Y x X Y
145 144 15 sylan2 φ x X Y A M N
146 elin x X Y B X Y cn 𝐿 1 x X Y B : X Y cn x X Y B 𝐿 1
147 7 146 sylib φ x X Y B : X Y cn x X Y B 𝐿 1
148 147 simpld φ x X Y B : X Y cn
149 cncff x X Y B : X Y cn x X Y B : X Y
150 148 149 syl φ x X Y B : X Y
151 150 fvmptelrn φ x X Y B
152 61 fmpttd φ u M N C : M N
153 nfcv _ v C
154 nfcsb1v _ u v / u C
155 csbeq1a u = v C = v / u C
156 153 154 155 cbvmpt u M N C = v M N v / u C
157 156 fmpt v M N v / u C u M N C : M N
158 152 157 sylibr φ v M N v / u C
159 158 r19.21bi φ v M N v / u C
160 38 17 sstri Z W
161 cncff x X Y A : X Y cn Z W x X Y A : X Y Z W
162 6 161 syl φ x X Y A : X Y Z W
163 162 fvmptelrn φ x X Y A Z W
164 160 163 sselid φ x X Y A
165 18 20 164 123 122 139 dvmptntr φ dx X Y A d x = dx X Y A d x
166 165 9 eqtr3d φ dx X Y A d x = x X Y B
167 127 156 eqtrdi φ dv M N M v C du d v = v M N v / u C
168 csbeq1 v = A v / u C = A / u C
169 142 142 145 151 81 159 166 167 25 168 dvmptco φ dx X Y M A C du d x = x X Y A / u C B
170 nfcvd A M N _ u E
171 170 10 csbiegf A M N A / u C = E
172 145 171 syl φ x X Y A / u C = E
173 172 oveq1d φ x X Y A / u C B = E B
174 173 mpteq2dva φ x X Y A / u C B = x X Y E B
175 140 169 174 3eqtrd φ dx X Y M A C du d x = x X Y E B
176 resmpt X Y X Y x X Y E X Y = x X Y E
177 143 176 ax-mp x X Y E X Y = x X Y E
178 eqidd φ u Z W C = u Z W C
179 163 21 178 10 fmptco φ u Z W C x X Y A = x X Y E
180 6 8 cncfco φ u Z W C x X Y A : X Y cn
181 179 180 eqeltrrd φ x X Y E : X Y cn
182 rescncf X Y X Y x X Y E : X Y cn x X Y E X Y : X Y cn
183 143 181 182 mpsyl φ x X Y E X Y : X Y cn
184 177 183 eqeltrrid φ x X Y E : X Y cn
185 184 148 mulcncf φ x X Y E B : X Y cn
186 175 185 eqeltrd φ dx X Y M A C du d x : X Y cn
187 ioombl X Y dom vol
188 187 a1i φ X Y dom vol
189 fco u Z W C : Z W x X Y A : X Y Z W u Z W C x X Y A : X Y
190 59 162 189 syl2anc φ u Z W C x X Y A : X Y
191 179 feq1d φ u Z W C x X Y A : X Y x X Y E : X Y
192 190 191 mpbid φ x X Y E : X Y
193 192 fvmptelrn φ x X Y E
194 144 193 sylan2 φ x X Y E
195 eqidd φ x X Y E = x X Y E
196 eqidd φ x X Y B = x X Y B
197 188 194 151 195 196 offval2 φ x X Y E × f x X Y B = x X Y E B
198 175 197 eqtr4d φ dx X Y M A C du d x = x X Y E × f x X Y B
199 143 a1i φ X Y X Y
200 cniccibl X Y x X Y E : X Y cn x X Y E 𝐿 1
201 1 2 181 200 syl3anc φ x X Y E 𝐿 1
202 199 188 193 201 iblss φ x X Y E 𝐿 1
203 iblmbf x X Y E 𝐿 1 x X Y E MblFn
204 202 203 syl φ x X Y E MblFn
205 147 simprd φ x X Y B 𝐿 1
206 cniccbdd X Y x X Y E : X Y cn y z X Y x X Y E z y
207 1 2 181 206 syl3anc φ y z X Y x X Y E z y
208 ssralv X Y X Y z X Y x X Y E z y z X Y x X Y E z y
209 143 208 ax-mp z X Y x X Y E z y z X Y x X Y E z y
210 eqid x X Y E = x X Y E
211 210 194 dmmptd φ dom x X Y E = X Y
212 211 raleqdv φ z dom x X Y E x X Y E z y z X Y x X Y E z y
213 177 fveq1i x X Y E X Y z = x X Y E z
214 fvres z X Y x X Y E X Y z = x X Y E z
215 213 214 eqtr3id z X Y x X Y E z = x X Y E z
216 215 fveq2d z X Y x X Y E z = x X Y E z
217 216 breq1d z X Y x X Y E z y x X Y E z y
218 217 ralbiia z X Y x X Y E z y z X Y x X Y E z y
219 212 218 bitr2di φ z X Y x X Y E z y z dom x X Y E x X Y E z y
220 209 219 syl5ib φ z X Y x X Y E z y z dom x X Y E x X Y E z y
221 220 reximdv φ y z X Y x X Y E z y y z dom x X Y E x X Y E z y
222 207 221 mpd φ y z dom x X Y E x X Y E z y
223 bddmulibl x X Y E MblFn x X Y B 𝐿 1 y z dom x X Y E x X Y E z y x X Y E × f x X Y B 𝐿 1
224 204 205 222 223 syl3anc φ x X Y E × f x X Y B 𝐿 1
225 198 224 eqeltrd φ dx X Y M A C du d x 𝐿 1
226 1 2 3 186 225 134 ftc2 φ X Y dx X Y M A C du d x t dt = x X Y M A C du Y x X Y M A C du X
227 fveq2 t = x dx X Y M A C du d x t = dx X Y M A C du d x x
228 nfcv _ x
229 nfcv _ x D
230 nfmpt1 _ x x X Y M A C du
231 228 229 230 nfov _ x dx X Y M A C du d x
232 nfcv _ x t
233 231 232 nffv _ x dx X Y M A C du d x t
234 nfcv _ t dx X Y M A C du d x x
235 227 233 234 cbvitg X Y dx X Y M A C du d x t dt = X Y dx X Y M A C du d x x dx
236 175 fveq1d φ dx X Y M A C du d x x = x X Y E B x
237 ovex E B V
238 eqid x X Y E B = x X Y E B
239 238 fvmpt2 x X Y E B V x X Y E B x = E B
240 237 239 mpan2 x X Y x X Y E B x = E B
241 236 240 sylan9eq φ x X Y dx X Y M A C du d x x = E B
242 241 itgeq2dv φ X Y dx X Y M A C du d x x dx = X Y E B dx
243 235 242 eqtrid φ X Y dx X Y M A C du d x t dt = X Y E B dx
244 28 15 sselid φ x X Y A M N
245 elicc2 M N A M N A M A A N
246 49 46 245 syl2anc φ A M N A M A A N
247 246 adantr φ x X Y A M N A M A A N
248 244 247 mpbid φ x X Y A M A A N
249 248 simp2d φ x X Y M A
250 249 ditgpos φ x X Y M A C du = M A C du
251 250 mpteq2dva φ x X Y M A C du = x X Y M A C du
252 251 fveq1d φ x X Y M A C du Y = x X Y M A C du Y
253 ubicc2 X * Y * X Y Y X Y
254 96 97 3 253 syl3anc φ Y X Y
255 ditgeq2 A = L M A C du = M L C du
256 12 255 syl x = Y M A C du = M L C du
257 eqid x X Y M A C du = x X Y M A C du
258 ditgex M L C du V
259 256 257 258 fvmpt Y X Y x X Y M A C du Y = M L C du
260 254 259 syl φ x X Y M A C du Y = M L C du
261 252 260 eqtr3d φ x X Y M A C du Y = M L C du
262 251 fveq1d φ x X Y M A C du X = x X Y M A C du X
263 ditgeq2 A = K M A C du = M K C du
264 11 263 syl x = X M A C du = M K C du
265 ditgex M K C du V
266 264 257 265 fvmpt X X Y x X Y M A C du X = M K C du
267 99 266 syl φ x X Y M A C du X = M K C du
268 262 267 eqtr3d φ x X Y M A C du X = M K C du
269 261 268 oveq12d φ x X Y M A C du Y x X Y M A C du X = M L C du M K C du
270 lbicc2 M * N * M N M M N
271 108 47 114 270 syl3anc φ M M N
272 11 eleq1d x = X A M N K M N
273 244 ralrimiva φ x X Y A M N
274 272 273 99 rspcdva φ K M N
275 12 eleq1d x = Y A M N L M N
276 275 273 254 rspcdva φ L M N
277 49 46 271 274 276 61 77 ditgsplit φ M L C du = M K C du + K L C du
278 277 oveq1d φ M L C du M K C du = M K C du + K L C du - M K C du
279 49 46 271 274 61 77 ditgcl φ M K C du
280 49 46 274 276 61 77 ditgcl φ K L C du
281 279 280 pncan2d φ M K C du + K L C du - M K C du = K L C du
282 269 278 281 3eqtrd φ x X Y M A C du Y x X Y M A C du X = K L C du
283 226 243 282 3eqtr3d φ X Y E B dx = K L C du
284 16 283 eqtr2d φ K L C du = X Y E B dx