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Theorem itgeq2

Description: Equality theorem for an integral. (Contributed by Mario Carneiro, 28-Jun-2014)

Ref Expression
Assertion itgeq2 ( ∀ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 = 𝐶 → ∫ 𝐴 𝐵 d 𝑥 = ∫ 𝐴 𝐶 d 𝑥 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqid ⊢ ℝ = ℝ
2 simpl ⊢ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) → 𝑥 ∈ 𝐴 )
3 2 con3i ⊢ ( ¬ 𝑥 ∈ 𝐴 → ¬ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) )
4 3 iffalsed ⊢ ( ¬ 𝑥 ∈ 𝐴 → if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) = 0 )
5 simpl ⊢ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) → 𝑥 ∈ 𝐴 )
6 5 con3i ⊢ ( ¬ 𝑥 ∈ 𝐴 → ¬ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) )
7 6 iffalsed ⊢ ( ¬ 𝑥 ∈ 𝐴 → if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) = 0 )
8 4 7 eqtr4d ⊢ ( ¬ 𝑥 ∈ 𝐴 → if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) = if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) )
9 fvoveq1 ⊢ ( 𝐵 = 𝐶 → ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) = ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) )
10 9 breq2d ⊢ ( 𝐵 = 𝐶 → ( 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ↔ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) )
11 10 anbi2d ⊢ ( 𝐵 = 𝐶 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) ↔ ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) ) )
12 11 9 ifbieq1d ⊢ ( 𝐵 = 𝐶 → if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) = if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) )
13 8 12 ja ⊢ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 → 𝐵 = 𝐶 ) → if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) = if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) )
14 13 a1d ⊢ ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 → 𝐵 = 𝐶 ) → ( 𝑥 ∈ ℝ → if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) = if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) )
15 14 ralimi2 ⊢ ( ∀ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 = 𝐶 → ∀ 𝑥 ∈ ℝ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) = if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) )
16 mpteq12 ⊢ ( ( ℝ = ℝ ∧ ∀ 𝑥 ∈ ℝ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) = if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) → ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) = ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) )
17 1 15 16 sylancr ⊢ ( ∀ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 = 𝐶 → ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) = ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) )
18 17 fveq2d ⊢ ( ∀ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 = 𝐶 → ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) ) = ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) ) )
19 18 oveq2d ⊢ ( ∀ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 = 𝐶 → ( ( i ↑ 𝑘 ) · ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) ) ) = ( ( i ↑ 𝑘 ) · ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) ) ) )
20 19 sumeq2sdv ⊢ ( ∀ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 = 𝐶 → Σ 𝑘 ∈ ( 0 ... 3 ) ( ( i ↑ 𝑘 ) · ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) ) ) = Σ 𝑘 ∈ ( 0 ... 3 ) ( ( i ↑ 𝑘 ) · ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) ) ) )
21 eqid ⊢ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) = ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) )
22 21 dfitg ⊢ ∫ 𝐴 𝐵 d 𝑥 = Σ 𝑘 ∈ ( 0 ... 3 ) ( ( i ↑ 𝑘 ) · ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐵 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) ) )
23 eqid ⊢ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) = ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) )
24 23 dfitg ⊢ ∫ 𝐴 𝐶 d 𝑥 = Σ 𝑘 ∈ ( 0 ... 3 ) ( ( i ↑ 𝑘 ) · ( ∫2 ‘ ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ if ( ( 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 0 ≤ ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) ) , ( ℜ ‘ ( 𝐶 / ( i ↑ 𝑘 ) ) ) , 0 ) ) ) )
25 20 22 24 3eqtr4g ⊢ ( ∀ 𝑥 ∈ 𝐴 𝐵 = 𝐶 → ∫ 𝐴 𝐵 d 𝑥 = ∫ 𝐴 𝐶 d 𝑥 )