MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  itgulm2 Structured version   Unicode version

Theorem itgulm2 20330
Description: A uniform limit of integrals of integrable functions converges to the integral of the limit function. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Mar-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
itgulm2.z  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
itgulm2.m  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
itgulm2.c  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
x  e.  S  |->  A )  e.  ( S
-cn-> CC ) )
itgulm2.l  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
x  e.  S  |->  A )  e.  L ^1 )
itgulm2.u  |-  ( ph  ->  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) ( ~~> u `  S ) ( x  e.  S  |->  B ) )
itgulm2.s  |-  ( ph  ->  ( vol `  S
)  e.  RR )
Assertion
Ref Expression
itgulm2  |-  ( ph  ->  ( ( x  e.  S  |->  B )  e.  L ^1  /\  (
k  e.  Z  |->  S. S A  _d x )  ~~>  S. S B  _d x ) )
Distinct variable groups:    x, k, ph    S, k, x    k, Z, x
Allowed substitution hints:    A( x, k)    B( x, k)    M( x, k)

Proof of Theorem itgulm2
Dummy variables  n  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 itgulm2.z . . 3  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
2 itgulm2.m . . 3  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
3 itgulm2.l . . . 4  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
x  e.  S  |->  A )  e.  L ^1 )
4 eqid 2438 . . . 4  |-  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) )  =  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) )
53, 4fmptd 5896 . . 3  |-  ( ph  ->  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) : Z --> L ^1 )
6 itgulm2.u . . 3  |-  ( ph  ->  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) ( ~~> u `  S ) ( x  e.  S  |->  B ) )
7 itgulm2.s . . 3  |-  ( ph  ->  ( vol `  S
)  e.  RR )
81, 2, 5, 6, 7iblulm 20328 . 2  |-  ( ph  ->  ( x  e.  S  |->  B )  e.  L ^1 )
91, 2, 5, 6, 7itgulm 20329 . . 3  |-  ( ph  ->  ( n  e.  Z  |->  S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n ) `  z
)  _d z )  ~~>  S. S ( ( x  e.  S  |->  B ) `  z )  _d z )
10 nfcv 2574 . . . . . 6  |-  F/_ k S
11 nffvmpt1 5739 . . . . . . 7  |-  F/_ k
( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `
 n )
12 nfcv 2574 . . . . . . 7  |-  F/_ k
z
1311, 12nffv 5738 . . . . . 6  |-  F/_ k
( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n ) `
 z )
1410, 13nfitg 19669 . . . . 5  |-  F/_ k S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n
) `  z )  _d z
15 nfcv 2574 . . . . 5  |-  F/_ n S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  k
) `  x )  _d x
16 fveq2 5731 . . . . . . 7  |-  ( z  =  x  ->  (
( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `
 n ) `  z )  =  ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `
 n ) `  x ) )
17 nfcv 2574 . . . . . . . . . 10  |-  F/_ x Z
18 nfmpt1 4301 . . . . . . . . . 10  |-  F/_ x
( x  e.  S  |->  A )
1917, 18nfmpt 4300 . . . . . . . . 9  |-  F/_ x
( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) )
20 nfcv 2574 . . . . . . . . 9  |-  F/_ x n
2119, 20nffv 5738 . . . . . . . 8  |-  F/_ x
( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `
 n )
22 nfcv 2574 . . . . . . . 8  |-  F/_ x
z
2321, 22nffv 5738 . . . . . . 7  |-  F/_ x
( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n ) `
 z )
24 nfcv 2574 . . . . . . 7  |-  F/_ z
( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n ) `
 x )
2516, 23, 24cbvitg 19670 . . . . . 6  |-  S. S
( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n ) `
 z )  _d z  =  S. S
( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n ) `
 x )  _d x
26 fveq2 5731 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  k  ->  (
( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n )  =  ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  k ) )
2726fveq1d 5733 . . . . . . . 8  |-  ( n  =  k  ->  (
( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `
 n ) `  x )  =  ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `
 k ) `  x ) )
2827adantr 453 . . . . . . 7  |-  ( ( n  =  k  /\  x  e.  S )  ->  ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n ) `
 x )  =  ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  k ) `
 x ) )
2928itgeq2dv 19676 . . . . . 6  |-  ( n  =  k  ->  S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n
) `  x )  _d x  =  S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  k
) `  x )  _d x )
3025, 29syl5eq 2482 . . . . 5  |-  ( n  =  k  ->  S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n
) `  z )  _d z  =  S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  k
) `  x )  _d x )
3114, 15, 30cbvmpt 4302 . . . 4  |-  ( n  e.  Z  |->  S. S
( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n ) `
 z )  _d z )  =  ( k  e.  Z  |->  S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  k
) `  x )  _d x )
32 simplr 733 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  Z )  /\  x  e.  S )  ->  k  e.  Z )
33 ulmscl 20300 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) ( ~~> u `  S ) ( x  e.  S  |->  B )  ->  S  e.  _V )
34 mptexg 5968 . . . . . . . . . . 11  |-  ( S  e.  _V  ->  (
x  e.  S  |->  A )  e.  _V )
356, 33, 343syl 19 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( x  e.  S  |->  A )  e.  _V )
3635ad2antrr 708 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  Z )  /\  x  e.  S )  ->  (
x  e.  S  |->  A )  e.  _V )
374fvmpt2 5815 . . . . . . . . 9  |-  ( ( k  e.  Z  /\  ( x  e.  S  |->  A )  e.  _V )  ->  ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  k )  =  ( x  e.  S  |->  A ) )
3832, 36, 37syl2anc 644 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  Z )  /\  x  e.  S )  ->  (
( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  k )  =  ( x  e.  S  |->  A ) )
3938fveq1d 5733 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  Z )  /\  x  e.  S )  ->  (
( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `
 k ) `  x )  =  ( ( x  e.  S  |->  A ) `  x
) )
40 simpr 449 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  Z )  /\  x  e.  S )  ->  x  e.  S )
4135ralrimivw 2792 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  A. k  e.  Z  ( x  e.  S  |->  A )  e.  _V )
424fnmpt 5574 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( A. k  e.  Z  (
x  e.  S  |->  A )  e.  _V  ->  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) )  Fn  Z
)
4341, 42syl 16 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) )  Fn  Z )
44 ulmf2 20305 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) )  Fn  Z  /\  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) ( ~~> u `  S ) ( x  e.  S  |->  B ) )  ->  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) : Z --> ( CC 
^m  S ) )
4543, 6, 44syl2anc 644 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) : Z --> ( CC  ^m  S ) )
464fmpt 5893 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A. k  e.  Z  (
x  e.  S  |->  A )  e.  ( CC 
^m  S )  <->  ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) : Z --> ( CC 
^m  S ) )
4745, 46sylibr 205 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  A. k  e.  Z  ( x  e.  S  |->  A )  e.  ( CC  ^m  S ) )
4847r19.21bi 2806 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
x  e.  S  |->  A )  e.  ( CC 
^m  S ) )
49 elmapi 7041 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  S  |->  A )  e.  ( CC 
^m  S )  -> 
( x  e.  S  |->  A ) : S --> CC )
5048, 49syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  (
x  e.  S  |->  A ) : S --> CC )
51 eqid 2438 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  S  |->  A )  =  ( x  e.  S  |->  A )
5251fmpt 5893 . . . . . . . . . 10  |-  ( A. x  e.  S  A  e.  CC  <->  ( x  e.  S  |->  A ) : S --> CC )
5350, 52sylibr 205 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  A. x  e.  S  A  e.  CC )
5453r19.21bi 2806 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  Z )  /\  x  e.  S )  ->  A  e.  CC )
5551fvmpt2 5815 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  S  /\  A  e.  CC )  ->  ( ( x  e.  S  |->  A ) `  x )  =  A )
5640, 54, 55syl2anc 644 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  Z )  /\  x  e.  S )  ->  (
( x  e.  S  |->  A ) `  x
)  =  A )
5739, 56eqtrd 2470 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  k  e.  Z )  /\  x  e.  S )  ->  (
( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `
 k ) `  x )  =  A )
5857itgeq2dv 19676 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  k
) `  x )  _d x  =  S. S A  _d x
)
5958mpteq2dva 4298 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( k  e.  Z  |->  S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  k ) `  x
)  _d x )  =  ( k  e.  Z  |->  S. S A  _d x ) )
6031, 59syl5eq 2482 . . 3  |-  ( ph  ->  ( n  e.  Z  |->  S. S ( ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) `  n ) `  z
)  _d z )  =  ( k  e.  Z  |->  S. S A  _d x ) )
61 fveq2 5731 . . . . 5  |-  ( z  =  x  ->  (
( x  e.  S  |->  B ) `  z
)  =  ( ( x  e.  S  |->  B ) `  x ) )
62 nffvmpt1 5739 . . . . 5  |-  F/_ x
( ( x  e.  S  |->  B ) `  z )
63 nfcv 2574 . . . . 5  |-  F/_ z
( ( x  e.  S  |->  B ) `  x )
6461, 62, 63cbvitg 19670 . . . 4  |-  S. S
( ( x  e.  S  |->  B ) `  z )  _d z  =  S. S ( ( x  e.  S  |->  B ) `  x
)  _d x
65 simpr 449 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  S )  ->  x  e.  S )
66 ulmcl 20302 . . . . . . . . 9  |-  ( ( k  e.  Z  |->  ( x  e.  S  |->  A ) ) ( ~~> u `  S ) ( x  e.  S  |->  B )  ->  ( x  e.  S  |->  B ) : S --> CC )
676, 66syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( x  e.  S  |->  B ) : S --> CC )
68 eqid 2438 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  S  |->  B )  =  ( x  e.  S  |->  B )
6968fmpt 5893 . . . . . . . 8  |-  ( A. x  e.  S  B  e.  CC  <->  ( x  e.  S  |->  B ) : S --> CC )
7067, 69sylibr 205 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A. x  e.  S  B  e.  CC )
7170r19.21bi 2806 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  S )  ->  B  e.  CC )
7268fvmpt2 5815 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  S  /\  B  e.  CC )  ->  ( ( x  e.  S  |->  B ) `  x )  =  B )
7365, 71, 72syl2anc 644 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  S )  ->  (
( x  e.  S  |->  B ) `  x
)  =  B )
7473itgeq2dv 19676 . . . 4  |-  ( ph  ->  S. S ( ( x  e.  S  |->  B ) `  x )  _d x  =  S. S B  _d x )
7564, 74syl5eq 2482 . . 3  |-  ( ph  ->  S. S ( ( x  e.  S  |->  B ) `  z )  _d z  =  S. S B  _d x )
769, 60, 753brtr3d 4244 . 2  |-  ( ph  ->  ( k  e.  Z  |->  S. S A  _d x )  ~~>  S. S B  _d x )
778, 76jca 520 1  |-  ( ph  ->  ( ( x  e.  S  |->  B )  e.  L ^1  /\  (
k  e.  Z  |->  S. S A  _d x )  ~~>  S. S B  _d x ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 360    = wceq 1653    e. wcel 1726   A.wral 2707   _Vcvv 2958   class class class wbr 4215    e. cmpt 4269    Fn wfn 5452   -->wf 5453   ` cfv 5457  (class class class)co 6084    ^m cmap 7021   CCcc 8993   RRcr 8994   ZZcz 10287   ZZ>=cuz 10493    ~~> cli 12283   -cn->ccncf 18911   volcvol 19365   L ^1cibl 19514   S.citg 19515   ~~> uculm 20297
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2419  ax-rep 4323  ax-sep 4333  ax-nul 4341  ax-pow 4380  ax-pr 4406  ax-un 4704  ax-inf2 7599  ax-cc 8320  ax-cnex 9051  ax-resscn 9052  ax-1cn 9053  ax-icn 9054  ax-addcl 9055  ax-addrcl 9056  ax-mulcl 9057  ax-mulrcl 9058  ax-mulcom 9059  ax-addass 9060  ax-mulass 9061  ax-distr 9062  ax-i2m1 9063  ax-1ne0 9064  ax-1rid 9065  ax-rnegex 9066  ax-rrecex 9067  ax-cnre 9068  ax-pre-lttri 9069  ax-pre-lttrn 9070  ax-pre-ltadd 9071  ax-pre-mulgt0 9072  ax-pre-sup 9073  ax-addf 9074  ax-mulf 9075
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2425  df-cleq 2431  df-clel 2434  df-nfc 2563  df-ne 2603  df-nel 2604  df-ral 2712  df-rex 2713  df-reu 2714  df-rmo 2715  df-rab 2716  df-v 2960  df-sbc 3164  df-csb 3254  df-dif 3325  df-un 3327  df-in 3329  df-ss 3336  df-pss 3338  df-nul 3631  df-if 3742  df-pw 3803  df-sn 3822  df-pr 3823  df-tp 3824  df-op 3825  df-uni 4018  df-int 4053  df-iun 4097  df-iin 4098  df-disj 4186  df-br 4216  df-opab 4270  df-mpt 4271  df-tr 4306  df-eprel 4497  df-id 4501  df-po 4506  df-so 4507  df-fr 4544  df-se 4545  df-we 4546  df-ord 4587  df-on 4588  df-lim 4589  df-suc 4590  df-om 4849  df-xp 4887  df-rel 4888  df-cnv 4889  df-co 4890  df-dm 4891  df-rn 4892  df-res 4893  df-ima 4894  df-iota 5421  df-fun 5459  df-fn 5460  df-f 5461  df-f1 5462  df-fo 5463  df-f1o 5464  df-fv 5465  df-isom 5466  df-ov 6087  df-oprab 6088  df-mpt2 6089  df-of 6308  df-ofr 6309  df-1st 6352  df-2nd 6353  df-riota 6552  df-recs 6636  df-rdg 6671  df-1o 6727  df-2o 6728  df-oadd 6731  df-omul 6732  df-er 6908  df-map 7023  df-pm 7024  df-ixp 7067  df-en 7113  df-dom 7114  df-sdom 7115  df-fin 7116  df-fi 7419  df-sup 7449  df-oi 7482  df-card 7831  df-acn 7834  df-cda 8053  df-pnf 9127  df-mnf 9128  df-xr 9129  df-ltxr 9130  df-le 9131  df-sub 9298  df-neg 9299  df-div 9683  df-nn 10006  df-2 10063  df-3 10064  df-4 10065  df-5 10066  df-6 10067  df-7 10068  df-8 10069  df-9 10070  df-10 10071  df-n0 10227  df-z 10288  df-dec 10388  df-uz 10494  df-q 10580  df-rp 10618  df-xneg 10715  df-xadd 10716  df-xmul 10717  df-ioo 10925  df-ioc 10926  df-ico 10927  df-icc 10928  df-fz 11049  df-fzo 11141  df-fl 11207  df-mod 11256  df-seq 11329  df-exp 11388  df-hash 11624  df-cj 11909  df-re 11910  df-im 11911  df-sqr 12045  df-abs 12046  df-limsup 12270  df-clim 12287  df-rlim 12288  df-sum 12485  df-struct 13476  df-ndx 13477  df-slot 13478  df-base 13479  df-sets 13480  df-ress 13481  df-plusg 13547  df-mulr 13548  df-starv 13549  df-sca 13550  df-vsca 13551  df-tset 13553  df-ple 13554  df-ds 13556  df-unif 13557  df-hom 13558  df-cco 13559  df-rest 13655  df-topn 13656  df-topgen 13672  df-pt 13673  df-prds 13676  df-xrs 13731  df-0g 13732  df-gsum 13733  df-qtop 13738  df-imas 13739  df-xps 13741  df-mre 13816  df-mrc 13817  df-acs 13819  df-mnd 14695  df-submnd 14744  df-mulg 14820  df-cntz 15121  df-cmn 15419  df-psmet 16699  df-xmet 16700  df-met 16701  df-bl 16702  df-mopn 16703  df-cnfld 16709  df-top 16968  df-bases 16970  df-topon 16971  df-topsp 16972  df-cn 17296  df-cnp 17297  df-cmp 17455  df-tx 17599  df-hmeo 17792  df-xms 18355  df-ms 18356  df-tms 18357  df-cncf 18913  df-ovol 19366  df-vol 19367  df-mbf 19516  df-itg1 19517  df-itg2 19518  df-ibl 19519  df-itg 19520  df-0p 19565  df-ulm 20298
  Copyright terms: Public domain W3C validator