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Theorem itg2i1fseqle 19125
Description: Subject to the conditions coming from mbfi1fseq 19092, the sequence of simple functions are all less than the target function  F. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
itg2i1fseq.1  |-  ( ph  ->  F  e. MblFn )
itg2i1fseq.2  |-  ( ph  ->  F : RR --> ( 0 [,)  +oo ) )
itg2i1fseq.3  |-  ( ph  ->  P : NN --> dom  S.1 )
itg2i1fseq.4  |-  ( ph  ->  A. n  e.  NN  ( 0 p  o R  <_  ( P `  n )  /\  ( P `  n )  o R  <_  ( P `
 ( n  + 
1 ) ) ) )
itg2i1fseq.5  |-  ( ph  ->  A. x  e.  RR  ( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  x
) )  ~~>  ( F `
 x ) )
Assertion
Ref Expression
itg2i1fseqle  |-  ( (
ph  /\  M  e.  NN )  ->  ( P `
 M )  o R  <_  F )
Distinct variable groups:    x, n, F    n, M    P, n, x
Allowed substitution hints:    ph( x, n)    M( x)

Proof of Theorem itg2i1fseqle
Dummy variables  k 
y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fveq2 5541 . . . . . . 7  |-  ( n  =  M  ->  ( P `  n )  =  ( P `  M ) )
21fveq1d 5543 . . . . . 6  |-  ( n  =  M  ->  (
( P `  n
) `  y )  =  ( ( P `
 M ) `  y ) )
3 eqid 2296 . . . . . 6  |-  ( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `
 y ) )  =  ( n  e.  NN  |->  ( ( P `
 n ) `  y ) )
4 fvex 5555 . . . . . 6  |-  ( ( P `  M ) `
 y )  e. 
_V
52, 3, 4fvmpt 5618 . . . . 5  |-  ( M  e.  NN  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) ) `  M
)  =  ( ( P `  M ) `
 y ) )
65ad2antlr 707 . . . 4  |-  ( ( ( ph  /\  M  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) ) `  M
)  =  ( ( P `  M ) `
 y ) )
7 nnuz 10279 . . . . 5  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
8 simplr 731 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  M  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  M  e.  NN )
9 itg2i1fseq.5 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A. x  e.  RR  ( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  x
) )  ~~>  ( F `
 x ) )
10 fveq2 5541 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  y  ->  (
( P `  n
) `  x )  =  ( ( P `
 n ) `  y ) )
1110mpteq2dv 4123 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  y  ->  (
n  e.  NN  |->  ( ( P `  n
) `  x )
)  =  ( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `
 y ) ) )
12 fveq2 5541 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  y  ->  ( F `  x )  =  ( F `  y ) )
1311, 12breq12d 4052 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  y  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  x
) )  ~~>  ( F `
 x )  <->  ( n  e.  NN  |->  ( ( P `
 n ) `  y ) )  ~~>  ( F `
 y ) ) )
1413rspccva 2896 . . . . . . 7  |-  ( ( A. x  e.  RR  ( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  x
) )  ~~>  ( F `
 x )  /\  y  e.  RR )  ->  ( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) )  ~~>  ( F `
 y ) )
159, 14sylan 457 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  y  e.  RR )  ->  ( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `
 y ) )  ~~>  ( F `  y
) )
1615adantlr 695 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  M  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  (
n  e.  NN  |->  ( ( P `  n
) `  y )
)  ~~>  ( F `  y ) )
17 fveq2 5541 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  k  ->  ( P `  n )  =  ( P `  k ) )
1817fveq1d 5543 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  k  ->  (
( P `  n
) `  y )  =  ( ( P `
 k ) `  y ) )
19 fvex 5555 . . . . . . . . 9  |-  ( ( P `  k ) `
 y )  e. 
_V
2018, 3, 19fvmpt 5618 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  NN  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) ) `  k
)  =  ( ( P `  k ) `
 y ) )
2120adantl 452 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  RR )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) ) `  k
)  =  ( ( P `  k ) `
 y ) )
22 itg2i1fseq.3 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  P : NN --> dom  S.1 )
23 ffvelrn 5679 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( P : NN --> dom  S.1  /\  k  e.  NN )  ->  ( P `  k )  e.  dom  S.1 )
2422, 23sylan 457 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( P `
 k )  e. 
dom  S.1 )
25 i1ff 19047 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( P `  k )  e.  dom  S.1  ->  ( P `  k ) : RR --> RR )
2624, 25syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( P `
 k ) : RR --> RR )
27 ffvelrn 5679 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( P `  k
) : RR --> RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( ( P `  k ) `  y
)  e.  RR )
2826, 27sylan 457 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  (
( P `  k
) `  y )  e.  RR )
2928an32s 779 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  RR )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( P `  k
) `  y )  e.  RR )
3021, 29eqeltrd 2370 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  RR )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) ) `  k
)  e.  RR )
3130adantllr 699 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  M  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `
 y ) ) `
 k )  e.  RR )
32 itg2i1fseq.4 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  A. n  e.  NN  ( 0 p  o R  <_  ( P `  n )  /\  ( P `  n )  o R  <_  ( P `
 ( n  + 
1 ) ) ) )
33 simpr 447 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( 0 p  o R  <_  ( P `  n )  /\  ( P `  n )  o R  <_  ( P `
 ( n  + 
1 ) ) )  ->  ( P `  n )  o R  <_  ( P `  ( n  +  1
) ) )
3433ralimi 2631 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A. n  e.  NN  (
0 p  o R  <_  ( P `  n )  /\  ( P `  n )  o R  <_  ( P `
 ( n  + 
1 ) ) )  ->  A. n  e.  NN  ( P `  n )  o R  <_  ( P `  ( n  +  1 ) ) )
3532, 34syl 15 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  A. n  e.  NN  ( P `  n )  o R  <_  ( P `  ( n  +  1 ) ) )
36 oveq1 5881 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  =  k  ->  (
n  +  1 )  =  ( k  +  1 ) )
3736fveq2d 5545 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  =  k  ->  ( P `  ( n  +  1 ) )  =  ( P `  ( k  +  1 ) ) )
3817, 37breq12d 4052 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  =  k  ->  (
( P `  n
)  o R  <_ 
( P `  (
n  +  1 ) )  <->  ( P `  k )  o R  <_  ( P `  ( k  +  1 ) ) ) )
3938rspccva 2896 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A. n  e.  NN  ( P `  n )  o R  <_  ( P `  ( n  +  1 ) )  /\  k  e.  NN )  ->  ( P `  k )  o R  <_  ( P `  ( k  +  1 ) ) )
4035, 39sylan 457 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( P `
 k )  o R  <_  ( P `  ( k  +  1 ) ) )
41 ffn 5405 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( P `  k ) : RR --> RR  ->  ( P `  k )  Fn  RR )
4224, 25, 413syl 18 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( P `
 k )  Fn  RR )
43 peano2nn 9774 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  NN  ->  (
k  +  1 )  e.  NN )
44 ffvelrn 5679 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( P : NN --> dom  S.1  /\  ( k  +  1 )  e.  NN )  ->  ( P `  ( k  +  1 ) )  e.  dom  S.1 )
4522, 43, 44syl2an 463 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( P `
 ( k  +  1 ) )  e. 
dom  S.1 )
46 i1ff 19047 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( P `  ( k  +  1 ) )  e.  dom  S.1  ->  ( P `  ( k  +  1 ) ) : RR --> RR )
47 ffn 5405 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( P `  ( k  +  1 ) ) : RR --> RR  ->  ( P `  ( k  +  1 ) )  Fn  RR )
4845, 46, 473syl 18 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( P `
 ( k  +  1 ) )  Fn  RR )
49 reex 8844 . . . . . . . . . . . 12  |-  RR  e.  _V
5049a1i 10 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  RR  e.  _V )
51 inidm 3391 . . . . . . . . . . 11  |-  ( RR 
i^i  RR )  =  RR
52 eqidd 2297 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  (
( P `  k
) `  y )  =  ( ( P `
 k ) `  y ) )
53 eqidd 2297 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  (
( P `  (
k  +  1 ) ) `  y )  =  ( ( P `
 ( k  +  1 ) ) `  y ) )
5442, 48, 50, 50, 51, 52, 53ofrfval 6102 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( P `  k )  o R  <_  ( P `  ( k  +  1 ) )  <->  A. y  e.  RR  ( ( P `  k ) `  y
)  <_  ( ( P `  ( k  +  1 ) ) `
 y ) ) )
5540, 54mpbid 201 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  NN )  ->  A. y  e.  RR  ( ( P `
 k ) `  y )  <_  (
( P `  (
k  +  1 ) ) `  y ) )
5655r19.21bi 2654 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  (
( P `  k
) `  y )  <_  ( ( P `  ( k  +  1 ) ) `  y
) )
5756an32s 779 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  RR )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( P `  k
) `  y )  <_  ( ( P `  ( k  +  1 ) ) `  y
) )
58 fveq2 5541 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  =  ( k  +  1 )  ->  ( P `  n )  =  ( P `  ( k  +  1 ) ) )
5958fveq1d 5543 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  ( k  +  1 )  ->  (
( P `  n
) `  y )  =  ( ( P `
 ( k  +  1 ) ) `  y ) )
60 fvex 5555 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( P `  ( k  +  1 ) ) `
 y )  e. 
_V
6159, 3, 60fvmpt 5618 . . . . . . . . 9  |-  ( ( k  +  1 )  e.  NN  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) ) `  (
k  +  1 ) )  =  ( ( P `  ( k  +  1 ) ) `
 y ) )
6243, 61syl 15 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  NN  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) ) `  (
k  +  1 ) )  =  ( ( P `  ( k  +  1 ) ) `
 y ) )
6362adantl 452 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  RR )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) ) `  (
k  +  1 ) )  =  ( ( P `  ( k  +  1 ) ) `
 y ) )
6457, 21, 633brtr4d 4069 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  RR )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) ) `  k
)  <_  ( (
n  e.  NN  |->  ( ( P `  n
) `  y )
) `  ( k  +  1 ) ) )
6564adantllr 699 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  M  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  /\  k  e.  NN )  ->  ( ( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `
 y ) ) `
 k )  <_ 
( ( n  e.  NN  |->  ( ( P `
 n ) `  y ) ) `  ( k  +  1 ) ) )
667, 8, 16, 31, 65climub 12151 . . . 4  |-  ( ( ( ph  /\  M  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( P `  n ) `  y
) ) `  M
)  <_  ( F `  y ) )
676, 66eqbrtrrd 4061 . . 3  |-  ( ( ( ph  /\  M  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  (
( P `  M
) `  y )  <_  ( F `  y
) )
6867ralrimiva 2639 . 2  |-  ( (
ph  /\  M  e.  NN )  ->  A. y  e.  RR  ( ( P `
 M ) `  y )  <_  ( F `  y )
)
69 ffvelrn 5679 . . . . 5  |-  ( ( P : NN --> dom  S.1  /\  M  e.  NN )  ->  ( P `  M )  e.  dom  S.1 )
7022, 69sylan 457 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  M  e.  NN )  ->  ( P `
 M )  e. 
dom  S.1 )
71 i1ff 19047 . . . 4  |-  ( ( P `  M )  e.  dom  S.1  ->  ( P `  M ) : RR --> RR )
72 ffn 5405 . . . 4  |-  ( ( P `  M ) : RR --> RR  ->  ( P `  M )  Fn  RR )
7370, 71, 723syl 18 . . 3  |-  ( (
ph  /\  M  e.  NN )  ->  ( P `
 M )  Fn  RR )
74 itg2i1fseq.2 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  F : RR --> ( 0 [,)  +oo ) )
75 rexr 8893 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  RR  ->  x  e.  RR* )
7675anim1i 551 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  RR  /\  0  <_  x )  -> 
( x  e.  RR*  /\  0  <_  x )
)
77 elrege0 10762 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 
+oo )  <->  ( x  e.  RR  /\  0  <_  x ) )
78 elxrge0 10763 . . . . . . . 8  |-  ( x  e.  ( 0 [,] 
+oo )  <->  ( x  e.  RR*  /\  0  <_  x ) )
7976, 77, 783imtr4i 257 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  ( 0 [,) 
+oo )  ->  x  e.  ( 0 [,]  +oo ) )
8079ssriv 3197 . . . . . 6  |-  ( 0 [,)  +oo )  C_  (
0 [,]  +oo )
81 fss 5413 . . . . . 6  |-  ( ( F : RR --> ( 0 [,)  +oo )  /\  (
0 [,)  +oo )  C_  ( 0 [,]  +oo ) )  ->  F : RR --> ( 0 [,] 
+oo ) )
8274, 80, 81sylancl 643 . . . . 5  |-  ( ph  ->  F : RR --> ( 0 [,]  +oo ) )
83 ffn 5405 . . . . 5  |-  ( F : RR --> ( 0 [,]  +oo )  ->  F  Fn  RR )
8482, 83syl 15 . . . 4  |-  ( ph  ->  F  Fn  RR )
8584adantr 451 . . 3  |-  ( (
ph  /\  M  e.  NN )  ->  F  Fn  RR )
8649a1i 10 . . 3  |-  ( (
ph  /\  M  e.  NN )  ->  RR  e.  _V )
87 eqidd 2297 . . 3  |-  ( ( ( ph  /\  M  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  (
( P `  M
) `  y )  =  ( ( P `
 M ) `  y ) )
88 eqidd 2297 . . 3  |-  ( ( ( ph  /\  M  e.  NN )  /\  y  e.  RR )  ->  ( F `  y )  =  ( F `  y ) )
8973, 85, 86, 86, 51, 87, 88ofrfval 6102 . 2  |-  ( (
ph  /\  M  e.  NN )  ->  ( ( P `  M )  o R  <_  F  <->  A. y  e.  RR  (
( P `  M
) `  y )  <_  ( F `  y
) ) )
9068, 89mpbird 223 1  |-  ( (
ph  /\  M  e.  NN )  ->  ( P `
 M )  o R  <_  F )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 358    = wceq 1632    e. wcel 1696   A.wral 2556   _Vcvv 2801    C_ wss 3165   class class class wbr 4039    e. cmpt 4093   dom cdm 4705    Fn wfn 5266   -->wf 5267   ` cfv 5271  (class class class)co 5874    o Rcofr 6093   RRcr 8752   0cc0 8753   1c1 8754    + caddc 8756    +oocpnf 8880   RR*cxr 8882    <_ cle 8884   NNcn 9762   [,)cico 10674   [,]cicc 10675    ~~> cli 11974  MblFncmbf 18985   S.1citg1 18986   0 pc0p 19040
This theorem is referenced by:  itg2i1fseq  19126  itg2i1fseq3  19128  itg2addlem  19129
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-rep 4147  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528  ax-cnex 8809  ax-resscn 8810  ax-1cn 8811  ax-icn 8812  ax-addcl 8813  ax-addrcl 8814  ax-mulcl 8815  ax-mulrcl 8816  ax-mulcom 8817  ax-addass 8818  ax-mulass 8819  ax-distr 8820  ax-i2m1 8821  ax-1ne0 8822  ax-1rid 8823  ax-rnegex 8824  ax-rrecex 8825  ax-cnre 8826  ax-pre-lttri 8827  ax-pre-lttrn 8828  ax-pre-ltadd 8829  ax-pre-mulgt0 8830  ax-pre-sup 8831
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-nel 2462  df-ral 2561  df-rex 2562  df-reu 2563  df-rmo 2564  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-pss 3181  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-tp 3661  df-op 3662  df-uni 3844  df-iun 3923  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-tr 4130  df-eprel 4321  df-id 4325  df-po 4330  df-so 4331  df-fr 4368  df-we 4370  df-ord 4411  df-on 4412  df-lim 4413  df-suc 4414  df-om 4673  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpt2 5879  df-ofr 6095  df-1st 6138  df-2nd 6139  df-riota 6320  df-recs 6404  df-rdg 6439  df-er 6676  df-pm 6791  df-en 6880  df-dom 6881  df-sdom 6882  df-sup 7210  df-pnf 8885  df-mnf 8886  df-xr 8887  df-ltxr 8888  df-le 8889  df-sub 9055  df-neg 9056  df-div 9440  df-nn 9763  df-2 9820  df-3 9821  df-n0 9982  df-z 10041  df-uz 10247  df-rp 10371  df-ico 10678  df-icc 10679  df-fz 10799  df-fl 10941  df-seq 11063  df-exp 11121  df-cj 11600  df-re 11601  df-im 11602  df-sqr 11736  df-abs 11737  df-clim 11978  df-rlim 11979  df-sum 12175  df-itg1 18992
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