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Theorem itgsincmulx

Description: Exercise: the integral of x |-> sin a x on an open interval. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses itgsincmulx.a ⊢ φ → A ∈ ℂ
itgsincmulx.an0 ⊢ φ → A ≠ 0
itgsincmulx.b ⊢ φ → B ∈ ℝ
itgsincmulx.c ⊢ φ → C ∈ ℝ
itgsincmulx.blec ⊢ φ → B ≤ C
Assertion itgsincmulx ⊢ φ → ∫ B C sin ⁡ A ⁢ x dx = cos ⁡ A ⁢ B − cos ⁡ A ⁢ C A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itgsincmulx.a ⊢ φ → A ∈ ℂ
2 itgsincmulx.an0 ⊢ φ → A ≠ 0
3 itgsincmulx.b ⊢ φ → B ∈ ℝ
4 itgsincmulx.c ⊢ φ → C ∈ ℝ
5 itgsincmulx.blec ⊢ φ → B ≤ C
6 eqid ⊢ y ∈ ℂ ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A = y ∈ ℂ ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A
7 1 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → A ∈ ℂ
8 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → y ∈ ℂ
9 7 8 mulcld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → A ⁢ y ∈ ℂ
10 9 coscld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → cos ⁡ A ⁢ y ∈ ℂ
11 10 negcld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → − cos ⁡ A ⁢ y ∈ ℂ
12 2 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → A ≠ 0
13 11 7 12 divcld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → − cos ⁡ A ⁢ y A ∈ ℂ
14 cnelprrecn ⊢ ℂ ∈ ℝ ℂ
15 14 a1i ⊢ φ → ℂ ∈ ℝ ℂ
16 9 sincld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → sin ⁡ A ⁢ y ∈ ℂ
17 16 negcld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → − sin ⁡ A ⁢ y ∈ ℂ
18 7 17 mulcld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y ∈ ℂ
19 18 negcld ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → − A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y ∈ ℂ
20 dvcosax ⊢ A ∈ ℂ → dy ∈ ℂ cos ⁡ A ⁢ y d ℂ y = y ∈ ℂ ⟼ A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y
21 1 20 syl ⊢ φ → dy ∈ ℂ cos ⁡ A ⁢ y d ℂ y = y ∈ ℂ ⟼ A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y
22 15 10 18 21 dvmptneg ⊢ φ → dy ∈ ℂ − cos ⁡ A ⁢ y d ℂ y = y ∈ ℂ ⟼ − A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y
23 15 11 19 22 1 2 dvmptdivc ⊢ φ → dy ∈ ℂ − cos ⁡ A ⁢ y A d ℂ y = y ∈ ℂ ⟼ − A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y A
24 18 7 12 divnegd ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → − A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y A = − A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y A
25 24 eqcomd ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → − A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y A = − A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y A
26 17 7 12 divcan3d ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y A = − sin ⁡ A ⁢ y
27 26 negeqd ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → − A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y A = − − sin ⁡ A ⁢ y
28 16 negnegd ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → − − sin ⁡ A ⁢ y = sin ⁡ A ⁢ y
29 25 27 28 3eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ ℂ → − A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y A = sin ⁡ A ⁢ y
30 29 mpteq2dva ⊢ φ → y ∈ ℂ ⟼ − A ⁢ − sin ⁡ A ⁢ y A = y ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ A ⁢ y
31 23 30 eqtrd ⊢ φ → dy ∈ ℂ − cos ⁡ A ⁢ y A d ℂ y = y ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ A ⁢ y
32 6 13 31 16 3 4 dvmptresicc ⊢ φ → dy ∈ B C − cos ⁡ A ⁢ y A d ℝ y = y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y
33 32 fveq1d ⊢ φ → dy ∈ B C − cos ⁡ A ⁢ y A d ℝ y ⁡ x = y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y ⁡ x
34 33 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B C → dy ∈ B C − cos ⁡ A ⁢ y A d ℝ y ⁡ x = y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y ⁡ x
35 eqidd ⊢ φ ∧ x ∈ B C → y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y = y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y
36 oveq2 ⊢ y = x → A ⁢ y = A ⁢ x
37 36 fveq2d ⊢ y = x → sin ⁡ A ⁢ y = sin ⁡ A ⁢ x
38 37 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ B C ∧ y = x → sin ⁡ A ⁢ y = sin ⁡ A ⁢ x
39 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ B C → x ∈ B C
40 1 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B C → A ∈ ℂ
41 ioosscn ⊢ B C ⊆ ℂ
42 41 39 sselid ⊢ φ ∧ x ∈ B C → x ∈ ℂ
43 40 42 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ B C → A ⁢ x ∈ ℂ
44 43 sincld ⊢ φ ∧ x ∈ B C → sin ⁡ A ⁢ x ∈ ℂ
45 35 38 39 44 fvmptd ⊢ φ ∧ x ∈ B C → y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y ⁡ x = sin ⁡ A ⁢ x
46 34 45 eqtr2d ⊢ φ ∧ x ∈ B C → sin ⁡ A ⁢ x = dy ∈ B C − cos ⁡ A ⁢ y A d ℝ y ⁡ x
47 46 itgeq2dv ⊢ φ → ∫ B C sin ⁡ A ⁢ x dx = ∫ B C dy ∈ B C − cos ⁡ A ⁢ y A d ℝ y ⁡ x dx
48 sincn ⊢ sin : ℂ ⟶cn ℂ
49 48 a1i ⊢ φ → sin : ℂ ⟶cn ℂ
50 41 a1i ⊢ φ → B C ⊆ ℂ
51 ssid ⊢ ℂ ⊆ ℂ
52 51 a1i ⊢ φ → ℂ ⊆ ℂ
53 50 1 52 constcncfg ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ A : B C ⟶cn ℂ
54 50 52 idcncfg ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ y : B C ⟶cn ℂ
55 53 54 mulcncf ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ A ⁢ y : B C ⟶cn ℂ
56 49 55 cncfmpt1f ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y : B C ⟶cn ℂ
57 32 56 eqeltrd ⊢ φ → dy ∈ B C − cos ⁡ A ⁢ y A d ℝ y : B C ⟶cn ℂ
58 ioossicc ⊢ B C ⊆ B C
59 58 a1i ⊢ φ → B C ⊆ B C
60 ioombl ⊢ B C ∈ dom ⁡ vol
61 60 a1i ⊢ φ → B C ∈ dom ⁡ vol
62 1 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ B C → A ∈ ℂ
63 3 4 iccssred ⊢ φ → B C ⊆ ℝ
64 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
65 63 64 sstrdi ⊢ φ → B C ⊆ ℂ
66 65 sselda ⊢ φ ∧ y ∈ B C → y ∈ ℂ
67 62 66 mulcld ⊢ φ ∧ y ∈ B C → A ⁢ y ∈ ℂ
68 67 sincld ⊢ φ ∧ y ∈ B C → sin ⁡ A ⁢ y ∈ ℂ
69 65 1 52 constcncfg ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ A : B C ⟶cn ℂ
70 65 52 idcncfg ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ y : B C ⟶cn ℂ
71 69 70 mulcncf ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ A ⁢ y : B C ⟶cn ℂ
72 49 71 cncfmpt1f ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y : B C ⟶cn ℂ
73 cniccibl ⊢ B ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ ∧ y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y : B C ⟶cn ℂ → y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y ∈ 𝐿 1
74 3 4 72 73 syl3anc ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y ∈ 𝐿 1
75 59 61 68 74 iblss ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ sin ⁡ A ⁢ y ∈ 𝐿 1
76 32 75 eqeltrd ⊢ φ → dy ∈ B C − cos ⁡ A ⁢ y A d ℝ y ∈ 𝐿 1
77 coscn ⊢ cos : ℂ ⟶cn ℂ
78 77 a1i ⊢ φ → cos : ℂ ⟶cn ℂ
79 78 71 cncfmpt1f ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ cos ⁡ A ⁢ y : B C ⟶cn ℂ
80 79 negcncfg ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y : B C ⟶cn ℂ
81 2 neneqd ⊢ φ → ¬ A = 0
82 elsng ⊢ A ∈ ℂ → A ∈ 0 ↔ A = 0
83 1 82 syl ⊢ φ → A ∈ 0 ↔ A = 0
84 81 83 mtbird ⊢ φ → ¬ A ∈ 0
85 1 84 eldifd ⊢ φ → A ∈ ℂ ∖ 0
86 difssd ⊢ φ → ℂ ∖ 0 ⊆ ℂ
87 65 85 86 constcncfg ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ A : B C ⟶cn ℂ ∖ 0
88 80 87 divcncf ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A : B C ⟶cn ℂ
89 3 4 5 57 76 88 ftc2 ⊢ φ → ∫ B C dy ∈ B C − cos ⁡ A ⁢ y A d ℝ y ⁡ x dx = y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A ⁡ C − y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A ⁡ B
90 eqidd ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A = y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A
91 oveq2 ⊢ y = C → A ⁢ y = A ⁢ C
92 91 fveq2d ⊢ y = C → cos ⁡ A ⁢ y = cos ⁡ A ⁢ C
93 92 negeqd ⊢ y = C → − cos ⁡ A ⁢ y = − cos ⁡ A ⁢ C
94 93 oveq1d ⊢ y = C → − cos ⁡ A ⁢ y A = − cos ⁡ A ⁢ C A
95 94 adantl ⊢ φ ∧ y = C → − cos ⁡ A ⁢ y A = − cos ⁡ A ⁢ C A
96 3 rexrd ⊢ φ → B ∈ ℝ *
97 4 rexrd ⊢ φ → C ∈ ℝ *
98 ubicc2 ⊢ B ∈ ℝ * ∧ C ∈ ℝ * ∧ B ≤ C → C ∈ B C
99 96 97 5 98 syl3anc ⊢ φ → C ∈ B C
100 ovexd ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ C A ∈ V
101 90 95 99 100 fvmptd ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A ⁡ C = − cos ⁡ A ⁢ C A
102 oveq2 ⊢ y = B → A ⁢ y = A ⁢ B
103 102 fveq2d ⊢ y = B → cos ⁡ A ⁢ y = cos ⁡ A ⁢ B
104 103 negeqd ⊢ y = B → − cos ⁡ A ⁢ y = − cos ⁡ A ⁢ B
105 104 oveq1d ⊢ y = B → − cos ⁡ A ⁢ y A = − cos ⁡ A ⁢ B A
106 105 adantl ⊢ φ ∧ y = B → − cos ⁡ A ⁢ y A = − cos ⁡ A ⁢ B A
107 lbicc2 ⊢ B ∈ ℝ * ∧ C ∈ ℝ * ∧ B ≤ C → B ∈ B C
108 96 97 5 107 syl3anc ⊢ φ → B ∈ B C
109 ovexd ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ B A ∈ V
110 90 106 108 109 fvmptd ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A ⁡ B = − cos ⁡ A ⁢ B A
111 101 110 oveq12d ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A ⁡ C − y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A ⁡ B = − cos ⁡ A ⁢ C A − − cos ⁡ A ⁢ B A
112 3 recnd ⊢ φ → B ∈ ℂ
113 1 112 mulcld ⊢ φ → A ⁢ B ∈ ℂ
114 113 coscld ⊢ φ → cos ⁡ A ⁢ B ∈ ℂ
115 114 1 2 divnegd ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ B A = − cos ⁡ A ⁢ B A
116 115 eqcomd ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ B A = − cos ⁡ A ⁢ B A
117 116 oveq2d ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ C A − − cos ⁡ A ⁢ B A = − cos ⁡ A ⁢ C A − − cos ⁡ A ⁢ B A
118 4 recnd ⊢ φ → C ∈ ℂ
119 1 118 mulcld ⊢ φ → A ⁢ C ∈ ℂ
120 119 coscld ⊢ φ → cos ⁡ A ⁢ C ∈ ℂ
121 120 negcld ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ C ∈ ℂ
122 121 1 2 divcld ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ C A ∈ ℂ
123 114 1 2 divcld ⊢ φ → cos ⁡ A ⁢ B A ∈ ℂ
124 122 123 subnegd ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ C A − − cos ⁡ A ⁢ B A = − cos ⁡ A ⁢ C A + cos ⁡ A ⁢ B A
125 111 117 124 3eqtrd ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A ⁡ C − y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A ⁡ B = − cos ⁡ A ⁢ C A + cos ⁡ A ⁢ B A
126 122 123 addcomd ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ C A + cos ⁡ A ⁢ B A = cos ⁡ A ⁢ B A + − cos ⁡ A ⁢ C A
127 120 1 2 divnegd ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ C A = − cos ⁡ A ⁢ C A
128 127 eqcomd ⊢ φ → − cos ⁡ A ⁢ C A = − cos ⁡ A ⁢ C A
129 128 oveq2d ⊢ φ → cos ⁡ A ⁢ B A + − cos ⁡ A ⁢ C A = cos ⁡ A ⁢ B A + − cos ⁡ A ⁢ C A
130 120 1 2 divcld ⊢ φ → cos ⁡ A ⁢ C A ∈ ℂ
131 123 130 negsubd ⊢ φ → cos ⁡ A ⁢ B A + − cos ⁡ A ⁢ C A = cos ⁡ A ⁢ B A − cos ⁡ A ⁢ C A
132 114 120 1 2 divsubdird ⊢ φ → cos ⁡ A ⁢ B − cos ⁡ A ⁢ C A = cos ⁡ A ⁢ B A − cos ⁡ A ⁢ C A
133 132 eqcomd ⊢ φ → cos ⁡ A ⁢ B A − cos ⁡ A ⁢ C A = cos ⁡ A ⁢ B − cos ⁡ A ⁢ C A
134 129 131 133 3eqtrd ⊢ φ → cos ⁡ A ⁢ B A + − cos ⁡ A ⁢ C A = cos ⁡ A ⁢ B − cos ⁡ A ⁢ C A
135 125 126 134 3eqtrd ⊢ φ → y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A ⁡ C − y ∈ B C ⟼ − cos ⁡ A ⁢ y A ⁡ B = cos ⁡ A ⁢ B − cos ⁡ A ⁢ C A
136 47 89 135 3eqtrd ⊢ φ → ∫ B C sin ⁡ A ⁢ x dx = cos ⁡ A ⁢ B − cos ⁡ A ⁢ C A