Metamath Proof Explorer


Theorem itg1val2

Description: The value of the integral on simple functions. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Jun-2014)

Ref Expression
Assertion itg1val2 ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( โˆซ1 โ€˜ ๐น ) = ฮฃ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itg1val โŠข ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โ†’ ( โˆซ1 โ€˜ ๐น ) = ฮฃ ๐‘ฅ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) )
2 1 adantr โŠข ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( โˆซ1 โ€˜ ๐น ) = ฮฃ ๐‘ฅ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) )
3 simpr2 โŠข ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด )
4 3 sselda โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด )
5 simpr3 โŠข ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) )
6 5 sselda โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– { 0 } ) )
7 eldifi โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– { 0 } ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ )
8 6 7 syl โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ )
9 i1fima2sn โŠข ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) โˆˆ โ„ )
10 9 adantlr โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) โˆˆ โ„ )
11 6 10 syldan โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) โˆˆ โ„ )
12 8 11 remulcld โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) โˆˆ โ„ )
13 12 recnd โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
14 4 13 syldan โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) โˆˆ โ„‚ )
15 i1ff โŠข ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โ†’ ๐น : โ„ โŸถ โ„ )
16 15 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ๐น : โ„ โŸถ โ„ )
17 ffrn โŠข ( ๐น : โ„ โŸถ โ„ โ†’ ๐น : โ„ โŸถ ran ๐น )
18 16 17 syl โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ๐น : โ„ โŸถ ran ๐น )
19 eldifn โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) )
20 19 adantl โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) )
21 eldif โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โ†” ( ๐‘ฅ โˆˆ ran ๐น โˆง ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ { 0 } ) )
22 simplr3 โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) )
23 22 ssdifssd โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) )
24 simpr โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) )
25 23 24 sseldd โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– { 0 } ) )
26 eldifn โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( โ„ โˆ– { 0 } ) โ†’ ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ { 0 } )
27 25 26 syl โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ { 0 } )
28 27 biantrud โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ran ๐น โ†” ( ๐‘ฅ โˆˆ ran ๐น โˆง ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ { 0 } ) ) )
29 21 28 bitr4id โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โ†” ๐‘ฅ โˆˆ ran ๐น ) )
30 20 29 mtbid โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ ran ๐น )
31 disjsn โŠข ( ( ran ๐น โˆฉ { ๐‘ฅ } ) = โˆ… โ†” ยฌ ๐‘ฅ โˆˆ ran ๐น )
32 30 31 sylibr โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( ran ๐น โˆฉ { ๐‘ฅ } ) = โˆ… )
33 fimacnvdisj โŠข ( ( ๐น : โ„ โŸถ ran ๐น โˆง ( ran ๐น โˆฉ { ๐‘ฅ } ) = โˆ… ) โ†’ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) = โˆ… )
34 18 32 33 syl2anc โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) = โˆ… )
35 34 fveq2d โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) = ( vol โ€˜ โˆ… ) )
36 0mbl โŠข โˆ… โˆˆ dom vol
37 mblvol โŠข ( โˆ… โˆˆ dom vol โ†’ ( vol โ€˜ โˆ… ) = ( vol* โ€˜ โˆ… ) )
38 36 37 ax-mp โŠข ( vol โ€˜ โˆ… ) = ( vol* โ€˜ โˆ… )
39 ovol0 โŠข ( vol* โ€˜ โˆ… ) = 0
40 38 39 eqtri โŠข ( vol โ€˜ โˆ… ) = 0
41 35 40 eqtrdi โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) = 0 )
42 41 oveq2d โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) = ( ๐‘ฅ ยท 0 ) )
43 eldifi โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด )
44 43 8 sylan2 โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ )
45 44 recnd โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ )
46 45 mul01d โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท 0 ) = 0 )
47 42 46 eqtrd โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ด โˆ– ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) = 0 )
48 simpr1 โŠข ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ Fin )
49 3 14 47 48 fsumss โŠข ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ฮฃ ๐‘ฅ โˆˆ ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) = ฮฃ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) )
50 2 49 eqtrd โŠข ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐ด โˆˆ Fin โˆง ( ran ๐น โˆ– { 0 } ) โŠ† ๐ด โˆง ๐ด โŠ† ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) ) โ†’ ( โˆซ1 โ€˜ ๐น ) = ฮฃ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ( ๐‘ฅ ยท ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ๐‘ฅ } ) ) ) )