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Theorem iblre

Description: Integrability of a real function. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Aug-2014)

Ref Expression
Hypothesis iblrelem.1 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℝ )
Assertion iblre ( 𝜑 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵 ) ∈ 𝐿1 ↔ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ 𝐿1 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ 𝐿1 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 iblrelem.1 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℝ )
2 1 mbfposb ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵 ) ∈ MblFn ↔ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ) ) )
3 ifan ⊢ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) = if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 )
4 3 mpteq2i ⊢ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) ) = ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) )
5 4 fveq2i ⊢ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) ) ) = ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) )
6 5 eleq1i ⊢ ( ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ↔ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ )
7 ifan ⊢ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) = if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 )
8 7 mpteq2i ⊢ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) ) = ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) )
9 8 fveq2i ⊢ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) ) ) = ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) )
10 9 eleq1i ⊢ ( ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ↔ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ )
11 6 10 anbi12i ⊢ ( ( ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ↔ ( ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) )
12 11 a1i ⊢ ( 𝜑 → ( ( ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ↔ ( ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) )
13 2 12 anbi12d ⊢ ( 𝜑 → ( ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵 ) ∈ MblFn ∧ ( ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) ↔ ( ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ) ∧ ( ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) ) )
14 3anass ⊢ ( ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵 ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ↔ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵 ) ∈ MblFn ∧ ( ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) )
15 an4 ⊢ ( ( ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ∧ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) ↔ ( ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ) ∧ ( ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) )
16 13 14 15 3bitr4g ⊢ ( 𝜑 → ( ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵 ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ↔ ( ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ∧ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) ) )
17 1 iblrelem ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵 ) ∈ 𝐿1 ↔ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵 ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ 𝐵 ) , 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ - 𝐵 ) , - 𝐵 , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) )
18 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
19 ifcl ⊢ ( ( 𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ ) → if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ∈ ℝ )
20 1 18 19 sylancl ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴 ) → if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ∈ ℝ )
21 max1 ⊢ ( ( 0 ∈ ℝ ∧ 𝐵 ∈ ℝ ) → 0 ≤ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) )
22 18 1 21 sylancr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴 ) → 0 ≤ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) )
23 20 22 iblpos ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ 𝐿1 ↔ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) )
24 1 renegcld ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴 ) → - 𝐵 ∈ ℝ )
25 ifcl ⊢ ( ( - 𝐵 ∈ ℝ ∧ 0 ∈ ℝ ) → if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ∈ ℝ )
26 24 18 25 sylancl ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴 ) → if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ∈ ℝ )
27 max1 ⊢ ( ( 0 ∈ ℝ ∧ - 𝐵 ∈ ℝ ) → 0 ≤ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) )
28 18 24 27 sylancr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴 ) → 0 ≤ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) )
29 26 28 iblpos ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ 𝐿1 ↔ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) )
30 23 29 anbi12d ⊢ ( 𝜑 → ( ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ 𝐿1 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ 𝐿1 ) ↔ ( ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ∧ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ MblFn ∧ ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( 𝑥 ∈ 𝐴 , if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) , 0 ) ) ) ∈ ℝ ) ) ) )
31 16 17 30 3bitr4d ⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵 ) ∈ 𝐿1 ↔ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ 𝐵 , 𝐵 , 0 ) ) ∈ 𝐿1 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ↦ if ( 0 ≤ - 𝐵 , - 𝐵 , 0 ) ) ∈ 𝐿1 ) ) )