Metamath Proof Explorer


Theorem itg10a

Description: The integral of a simple function supported on a nullset is zero. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses itg10a.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ dom โˆซ1 )
itg10a.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โŠ† โ„ )
itg10a.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ด ) = 0 )
itg10a.4 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– ๐ด ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = 0 )
Assertion itg10a ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆซ1 โ€˜ ๐น ) = 0 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itg10a.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ dom โˆซ1 )
2 itg10a.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โŠ† โ„ )
3 itg10a.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ด ) = 0 )
4 itg10a.4 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– ๐ด ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = 0 )
5 itg1val โŠข ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โ†’ ( โˆซ1 โ€˜ ๐น ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ( ๐‘˜ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) ) )
6 1 5 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆซ1 โ€˜ ๐น ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ( ๐‘˜ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) ) )
7 i1ff โŠข ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โ†’ ๐น : โ„ โŸถ โ„ )
8 1 7 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : โ„ โŸถ โ„ )
9 8 ffnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น Fn โ„ )
10 9 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐น Fn โ„ )
11 fniniseg โŠข ( ๐น Fn โ„ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) โ†” ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) )
12 10 11 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) โ†” ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) )
13 eldifsni โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โ†’ ๐‘˜ โ‰  0 )
14 13 ad2antlr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) โ†’ ๐‘˜ โ‰  0 )
15 simprl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ )
16 eldif โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– ๐ด ) โ†” ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) )
17 simplrr โŠข ( ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– ๐ด ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ )
18 4 ad4ant14 โŠข ( ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– ๐ด ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = 0 )
19 17 18 eqtr3d โŠข ( ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– ๐ด ) ) โ†’ ๐‘˜ = 0 )
20 19 ex โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– ๐ด ) โ†’ ๐‘˜ = 0 ) )
21 16 20 biimtrrid โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐‘˜ = 0 ) )
22 15 21 mpand โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) โ†’ ( ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐‘˜ = 0 ) )
23 22 necon1ad โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) โ†’ ( ๐‘˜ โ‰  0 โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) )
24 14 23 mpd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด )
25 24 ex โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐‘˜ ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) )
26 12 25 sylbid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) )
27 26 ssrdv โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) โŠ† ๐ด )
28 2 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐ด โŠ† โ„ )
29 27 28 sstrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) โŠ† โ„ )
30 3 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ด ) = 0 )
31 ovolssnul โŠข ( ( ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† โ„ โˆง ( vol* โ€˜ ๐ด ) = 0 ) โ†’ ( vol* โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) = 0 )
32 27 28 30 31 syl3anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( vol* โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) = 0 )
33 nulmbl โŠข ( ( ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) โŠ† โ„ โˆง ( vol* โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) = 0 ) โ†’ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) โˆˆ dom vol )
34 29 32 33 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) โˆˆ dom vol )
35 mblvol โŠข ( ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) โˆˆ dom vol โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) = ( vol* โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) )
36 34 35 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) = ( vol* โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) )
37 36 32 eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) = 0 )
38 37 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐‘˜ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) ) = ( ๐‘˜ ยท 0 ) )
39 8 frnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ran ๐น โŠ† โ„ )
40 39 ssdifssd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† โ„ )
41 40 sselda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„ )
42 41 recnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„‚ )
43 42 mul01d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐‘˜ ยท 0 ) = 0 )
44 38 43 eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐‘˜ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) ) = 0 )
45 44 sumeq2dv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ( ๐‘˜ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) 0 )
46 i1frn โŠข ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โ†’ ran ๐น โˆˆ Fin )
47 1 46 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ran ๐น โˆˆ Fin )
48 difss โŠข ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ran ๐น
49 ssfi โŠข ( ( ran ๐น โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ran ๐น ) โ†’ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โˆˆ Fin )
50 47 48 49 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โˆˆ Fin )
51 50 olcd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 ) โˆจ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โˆˆ Fin ) )
52 sumz โŠข ( ( ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 ) โˆจ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โˆˆ Fin ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) 0 = 0 )
53 51 52 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) 0 = 0 )
54 45 53 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ( ๐‘˜ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘˜ } ) ) ) = 0 )
55 6 54 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆซ1 โ€˜ ๐น ) = 0 )