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Theorem iblitg 21088
Description: If a function is integrable, then the  S.2 integrals of the function's decompositions all exist. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Jul-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
iblitg.1  |-  ( ph  ->  G  =  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_  T ) ,  T ,  0 ) ) )
iblitg.2  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  T  =  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ K ) ) ) )
iblitg.3  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  B )  e.  L^1 )
iblitg.4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  B  e.  V )
Assertion
Ref Expression
iblitg  |-  ( (
ph  /\  K  e.  ZZ )  ->  ( S.2 `  G )  e.  RR )
Distinct variable groups:    x, A    x, K    ph, x    x, V
Allowed substitution hints:    B( x)    T( x)    G( x)

Proof of Theorem iblitg
Dummy variable  k is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 iblitg.1 . . . . 5  |-  ( ph  ->  G  =  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_  T ) ,  T ,  0 ) ) )
21adantr 462 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  K  e.  ZZ )  ->  G  =  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_  T ) ,  T ,  0 ) ) )
3 iblitg.2 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  T  =  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ K ) ) ) )
43adantlr 707 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  K  e.  ZZ )  /\  x  e.  A )  ->  T  =  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ K ) ) ) )
5 iexpcyc 11954 . . . . . . . . . 10  |-  ( K  e.  ZZ  ->  (
_i ^ ( K  mod  4 ) )  =  ( _i ^ K ) )
65oveq2d 6096 . . . . . . . . 9  |-  ( K  e.  ZZ  ->  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) )  =  ( B  /  (
_i ^ K ) ) )
76fveq2d 5683 . . . . . . . 8  |-  ( K  e.  ZZ  ->  (
Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) )  =  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ K ) ) ) )
87ad2antlr 719 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  K  e.  ZZ )  /\  x  e.  A )  ->  (
Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) )  =  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ K ) ) ) )
94, 8eqtr4d 2468 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  K  e.  ZZ )  /\  x  e.  A )  ->  T  =  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) )
109ibllem 21084 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  K  e.  ZZ )  ->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_  T ) ,  T ,  0 )  =  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ) ,  ( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ,  0 ) )
1110mpteq2dv 4367 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  K  e.  ZZ )  ->  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_  T ) ,  T ,  0 ) )  =  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ,  0 ) ) )
122, 11eqtrd 2465 . . 3  |-  ( (
ph  /\  K  e.  ZZ )  ->  G  =  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ,  0 ) ) )
1312fveq2d 5683 . 2  |-  ( (
ph  /\  K  e.  ZZ )  ->  ( S.2 `  G )  =  ( S.2 `  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ) ,  ( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ,  0 ) ) ) )
14 4nn 10469 . . . . . 6  |-  4  e.  NN
15 zmodfz 11713 . . . . . 6  |-  ( ( K  e.  ZZ  /\  4  e.  NN )  ->  ( K  mod  4
)  e.  ( 0 ... ( 4  -  1 ) ) )
1614, 15mpan2 664 . . . . 5  |-  ( K  e.  ZZ  ->  ( K  mod  4 )  e.  ( 0 ... (
4  -  1 ) ) )
17 4cn 10387 . . . . . . 7  |-  4  e.  CC
18 ax-1cn 9328 . . . . . . 7  |-  1  e.  CC
19 3cn 10384 . . . . . . 7  |-  3  e.  CC
2018, 19addcomi 9548 . . . . . . . 8  |-  ( 1  +  3 )  =  ( 3  +  1 )
21 df-4 10370 . . . . . . . 8  |-  4  =  ( 3  +  1 )
2220, 21eqtr4i 2456 . . . . . . 7  |-  ( 1  +  3 )  =  4
2317, 18, 19, 22subaddrii 9685 . . . . . 6  |-  ( 4  -  1 )  =  3
2423oveq2i 6091 . . . . 5  |-  ( 0 ... ( 4  -  1 ) )  =  ( 0 ... 3
)
2516, 24syl6eleq 2523 . . . 4  |-  ( K  e.  ZZ  ->  ( K  mod  4 )  e.  ( 0 ... 3
) )
2625adantl 463 . . 3  |-  ( (
ph  /\  K  e.  ZZ )  ->  ( K  mod  4 )  e.  ( 0 ... 3
) )
27 iblitg.3 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( x  e.  A  |->  B )  e.  L^1 )
28 eqidd 2434 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) ,  0 ) )  =  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) ,  0 ) ) )
29 eqidd 2434 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  (
Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) )  =  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ k ) ) ) )
30 iblitg.4 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  B  e.  V )
3128, 29, 30isibl2 21086 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( x  e.  A  |->  B )  e.  L^1  <->  ( (
x  e.  A  |->  B )  e. MblFn  /\  A. k  e.  ( 0 ... 3
) ( S.2 `  (
x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) ,  0 ) ) )  e.  RR ) ) )
3227, 31mpbid 210 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( x  e.  A  |->  B )  e. MblFn  /\  A. k  e.  ( 0 ... 3 ) ( S.2 `  (
x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) ,  0 ) ) )  e.  RR ) )
3332simprd 460 . . . 4  |-  ( ph  ->  A. k  e.  ( 0 ... 3 ) ( S.2 `  (
x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) ,  0 ) ) )  e.  RR )
3433adantr 462 . . 3  |-  ( (
ph  /\  K  e.  ZZ )  ->  A. k  e.  ( 0 ... 3
) ( S.2 `  (
x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) ,  0 ) ) )  e.  RR )
35 oveq2 6088 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  =  ( K  mod  4 )  ->  (
_i ^ k )  =  ( _i ^
( K  mod  4
) ) )
3635oveq2d 6096 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  ( K  mod  4 )  ->  ( B  /  ( _i ^
k ) )  =  ( B  /  (
_i ^ ( K  mod  4 ) ) ) )
3736fveq2d 5683 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  ( K  mod  4 )  ->  (
Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) )  =  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) )
3837breq2d 4292 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  ( K  mod  4 )  ->  (
0  <_  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ k ) ) )  <->  0  <_  ( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ) )
3938anbi2d 696 . . . . . . . 8  |-  ( k  =  ( K  mod  4 )  ->  (
( x  e.  A  /\  0  <_  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) )  <-> 
( x  e.  A  /\  0  <_  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ) ) )
4039, 37ifbieq1d 3800 . . . . . . 7  |-  ( k  =  ( K  mod  4 )  ->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) ,  0 )  =  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ,  0 ) )
4140mpteq2dv 4367 . . . . . 6  |-  ( k  =  ( K  mod  4 )  ->  (
x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) ,  0 ) )  =  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ,  0 ) ) )
4241fveq2d 5683 . . . . 5  |-  ( k  =  ( K  mod  4 )  ->  ( S.2 `  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ k ) ) ) ) ,  ( Re `  ( B  /  ( _i ^
k ) ) ) ,  0 ) ) )  =  ( S.2 `  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ,  0 ) ) ) )
4342eleq1d 2499 . . . 4  |-  ( k  =  ( K  mod  4 )  ->  (
( S.2 `  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) ) ,  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ k ) ) ) ,  0 ) ) )  e.  RR  <->  ( S.2 `  (
x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ,  0 ) ) )  e.  RR ) )
4443rspcv 3058 . . 3  |-  ( ( K  mod  4 )  e.  ( 0 ... 3 )  ->  ( A. k  e.  (
0 ... 3 ) ( S.2 `  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ k
) ) ) ) ,  ( Re `  ( B  /  (
_i ^ k ) ) ) ,  0 ) ) )  e.  RR  ->  ( S.2 `  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ,  0 ) ) )  e.  RR ) )
4526, 34, 44sylc 60 . 2  |-  ( (
ph  /\  K  e.  ZZ )  ->  ( S.2 `  ( x  e.  RR  |->  if ( ( x  e.  A  /\  0  <_ 
( Re `  ( B  /  ( _i ^
( K  mod  4
) ) ) ) ) ,  ( Re
`  ( B  / 
( _i ^ ( K  mod  4 ) ) ) ) ,  0 ) ) )  e.  RR )
4613, 45eqeltrd 2507 1  |-  ( (
ph  /\  K  e.  ZZ )  ->  ( S.2 `  G )  e.  RR )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 369    = wceq 1362    e. wcel 1755   A.wral 2705   ifcif 3779   class class class wbr 4280    e. cmpt 4338   ` cfv 5406  (class class class)co 6080   RRcr 9269   0cc0 9270   1c1 9271   _ici 9272    + caddc 9273    <_ cle 9407    - cmin 9583    / cdiv 9981   NNcn 10310   3c3 10360   4c4 10361   ZZcz 10634   ...cfz 11424    mod cmo 11692   ^cexp 11849   Recre 12570  MblFncmbf 20936   S.2citg2 20938   L^1cibl 20939
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1594  ax-4 1605  ax-5 1669  ax-6 1707  ax-7 1727  ax-8 1757  ax-9 1759  ax-10 1774  ax-11 1779  ax-12 1791  ax-13 1942  ax-ext 2414  ax-sep 4401  ax-nul 4409  ax-pow 4458  ax-pr 4519  ax-un 6361  ax-cnex 9326  ax-resscn 9327  ax-1cn 9328  ax-icn 9329  ax-addcl 9330  ax-addrcl 9331  ax-mulcl 9332  ax-mulrcl 9333  ax-mulcom 9334  ax-addass 9335  ax-mulass 9336  ax-distr 9337  ax-i2m1 9338  ax-1ne0 9339  ax-1rid 9340  ax-rnegex 9341  ax-rrecex 9342  ax-cnre 9343  ax-pre-lttri 9344  ax-pre-lttrn 9345  ax-pre-ltadd 9346  ax-pre-mulgt0 9347  ax-pre-sup 9348
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 959  df-3an 960  df-tru 1365  df-ex 1590  df-nf 1593  df-sb 1700  df-eu 2258  df-mo 2259  df-clab 2420  df-cleq 2426  df-clel 2429  df-nfc 2558  df-ne 2598  df-nel 2599  df-ral 2710  df-rex 2711  df-reu 2712  df-rmo 2713  df-rab 2714  df-v 2964  df-sbc 3176  df-csb 3277  df-dif 3319  df-un 3321  df-in 3323  df-ss 3330  df-pss 3332  df-nul 3626  df-if 3780  df-pw 3850  df-sn 3866  df-pr 3868  df-tp 3870  df-op 3872  df-uni 4080  df-iun 4161  df-br 4281  df-opab 4339  df-mpt 4340  df-tr 4374  df-eprel 4619  df-id 4623  df-po 4628  df-so 4629  df-fr 4666  df-we 4668  df-ord 4709  df-on 4710  df-lim 4711  df-suc 4712  df-xp 4833  df-rel 4834  df-cnv 4835  df-co 4836  df-dm 4837  df-rn 4838  df-res 4839  df-ima 4840  df-iota 5369  df-fun 5408  df-fn 5409  df-f 5410  df-f1 5411  df-fo 5412  df-f1o 5413  df-fv 5414  df-riota 6039  df-ov 6083  df-oprab 6084  df-mpt2 6085  df-om 6466  df-2nd 6567  df-recs 6818  df-rdg 6852  df-er 7089  df-en 7299  df-dom 7300  df-sdom 7301  df-sup 7679  df-pnf 9408  df-mnf 9409  df-xr 9410  df-ltxr 9411  df-le 9412  df-sub 9585  df-neg 9586  df-div 9982  df-nn 10311  df-2 10368  df-3 10369  df-4 10370  df-n0 10568  df-z 10635  df-uz 10850  df-rp 10980  df-fz 11425  df-fl 11626  df-mod 11693  df-seq 11791  df-exp 11850  df-ibl 20944
This theorem is referenced by:  itgcl  21103  itgcnlem  21109  iblss  21124  iblss2  21125  itgsplit  21155
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