Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  itg10a Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem itg10a 23283
 Description: The integral of a simple function supported on a nullset is zero. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
itg10a.1 (𝜑𝐹 ∈ dom ∫1)
itg10a.2 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
itg10a.3 (𝜑 → (vol*‘𝐴) = 0)
itg10a.4 ((𝜑𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴)) → (𝐹𝑥) = 0)
Assertion
Ref Expression
itg10a (𝜑 → (∫1𝐹) = 0)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐹   𝜑,𝑥

Proof of Theorem itg10a
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 itg10a.1 . . 3 (𝜑𝐹 ∈ dom ∫1)
2 itg1val 23256 . . 3 (𝐹 ∈ dom ∫1 → (∫1𝐹) = Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))))
31, 2syl 17 . 2 (𝜑 → (∫1𝐹) = Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))))
4 i1ff 23249 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐹 ∈ dom ∫1𝐹:ℝ⟶ℝ)
51, 4syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
6 ffn 5958 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐹:ℝ⟶ℝ → 𝐹 Fn ℝ)
75, 6syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐹 Fn ℝ)
87adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 𝐹 Fn ℝ)
9 fniniseg 6246 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹 Fn ℝ → (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑘}) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)))
108, 9syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑘}) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)))
11 eldifsni 4261 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0}) → 𝑘 ≠ 0)
1211ad2antlr 759 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → 𝑘 ≠ 0)
13 simprl 790 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → 𝑥 ∈ ℝ)
14 eldif 3550 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴) ↔ (𝑥 ∈ ℝ ∧ ¬ 𝑥𝐴))
15 simplrr 797 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) ∧ 𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴)) → (𝐹𝑥) = 𝑘)
16 simpll 786 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → 𝜑)
17 itg10a.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴)) → (𝐹𝑥) = 0)
1816, 17sylan 487 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) ∧ 𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴)) → (𝐹𝑥) = 0)
1915, 18eqtr3d 2646 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) ∧ 𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴)) → 𝑘 = 0)
2019ex 449 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → (𝑥 ∈ (ℝ ∖ 𝐴) → 𝑘 = 0))
2114, 20syl5bir 232 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → ((𝑥 ∈ ℝ ∧ ¬ 𝑥𝐴) → 𝑘 = 0))
2213, 21mpand 707 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → (¬ 𝑥𝐴𝑘 = 0))
2322necon1ad 2799 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → (𝑘 ≠ 0 → 𝑥𝐴))
2412, 23mpd 15 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘)) → 𝑥𝐴)
2524ex 449 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → ((𝑥 ∈ ℝ ∧ (𝐹𝑥) = 𝑘) → 𝑥𝐴))
2610, 25sylbid 229 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑥 ∈ (𝐹 “ {𝑘}) → 𝑥𝐴))
2726ssrdv 3574 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝐹 “ {𝑘}) ⊆ 𝐴)
28 itg10a.2 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
2928adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 𝐴 ⊆ ℝ)
3027, 29sstrd 3578 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝐹 “ {𝑘}) ⊆ ℝ)
31 itg10a.3 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (vol*‘𝐴) = 0)
3231adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (vol*‘𝐴) = 0)
33 ovolssnul 23062 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 “ {𝑘}) ⊆ 𝐴𝐴 ⊆ ℝ ∧ (vol*‘𝐴) = 0) → (vol*‘(𝐹 “ {𝑘})) = 0)
3427, 29, 32, 33syl3anc 1318 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (vol*‘(𝐹 “ {𝑘})) = 0)
35 nulmbl 23110 . . . . . . . . 9 (((𝐹 “ {𝑘}) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘(𝐹 “ {𝑘})) = 0) → (𝐹 “ {𝑘}) ∈ dom vol)
3630, 34, 35syl2anc 691 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝐹 “ {𝑘}) ∈ dom vol)
37 mblvol 23105 . . . . . . . 8 ((𝐹 “ {𝑘}) ∈ dom vol → (vol‘(𝐹 “ {𝑘})) = (vol*‘(𝐹 “ {𝑘})))
3836, 37syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (vol‘(𝐹 “ {𝑘})) = (vol*‘(𝐹 “ {𝑘})))
3938, 34eqtrd 2644 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (vol‘(𝐹 “ {𝑘})) = 0)
4039oveq2d 6565 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))) = (𝑘 · 0))
41 frn 5966 . . . . . . . . . 10 (𝐹:ℝ⟶ℝ → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
425, 41syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
4342ssdifssd 3710 . . . . . . . 8 (𝜑 → (ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ ℝ)
4443sselda 3568 . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 𝑘 ∈ ℝ)
4544recnd 9947 . . . . . 6 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 𝑘 ∈ ℂ)
4645mul01d 10114 . . . . 5 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑘 · 0) = 0)
4740, 46eqtrd 2644 . . . 4 ((𝜑𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))) = 0)
4847sumeq2dv 14281 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))) = Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})0)
49 i1frn 23250 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ dom ∫1 → ran 𝐹 ∈ Fin)
501, 49syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → ran 𝐹 ∈ Fin)
51 difss 3699 . . . . . 6 (ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ ran 𝐹
52 ssfi 8065 . . . . . 6 ((ran 𝐹 ∈ Fin ∧ (ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ ran 𝐹) → (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin)
5350, 51, 52sylancl 693 . . . . 5 (𝜑 → (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin)
5453olcd 407 . . . 4 (𝜑 → ((ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ (ℤ‘0) ∨ (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin))
55 sumz 14300 . . . 4 (((ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ (ℤ‘0) ∨ (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin) → Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})0 = 0)
5654, 55syl 17 . . 3 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})0 = 0)
5748, 56eqtrd 2644 . 2 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑘 · (vol‘(𝐹 “ {𝑘}))) = 0)
583, 57eqtrd 2644 1 (𝜑 → (∫1𝐹) = 0)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 195   ∨ wo 382   ∧ wa 383   = wceq 1475   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780   ∖ cdif 3537   ⊆ wss 3540  {csn 4125  ◡ccnv 5037  dom cdm 5038  ran crn 5039   “ cima 5041   Fn wfn 5799  ⟶wf 5800  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  Fincfn 7841  ℝcr 9814  0cc0 9815   · cmul 9820  ℤ≥cuz 11563  Σcsu 14264  vol*covol 23038  volcvol 23039  ∫1citg1 23190 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-inf2 8421  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-fal 1481  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-se 4998  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-isom 5813  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-oadd 7451  df-er 7629  df-map 7746  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-sup 8231  df-inf 8232  df-oi 8298  df-card 8648  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-q 11665  df-rp 11709  df-ioo 12050  df-ico 12052  df-icc 12053  df-fz 12198  df-fzo 12335  df-fl 12455  df-seq 12664  df-exp 12723  df-hash 12980  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-clim 14067  df-sum 14265  df-ovol 23040  df-vol 23041  df-itg1 23195 This theorem is referenced by:  itg2addnclem  32631
 Copyright terms: Public domain W3C validator