Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ovnlerp Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ovnlerp 39452
 Description: The Lebesgue outer measure of a subset of multidimensional real numbers can always be approximated by the total outer measure of a cover of half-open (multidimensional) intervals. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Oct-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
ovnlerp.x (𝜑𝑋 ∈ Fin)
ovnlerp.n0 (𝜑𝑋 ≠ ∅)
ovnlerp.a (𝜑𝐴 ⊆ (ℝ ↑𝑚 𝑋))
ovnlerp.e (𝜑𝐸 ∈ ℝ+)
ovnlerp.m 𝑀 = {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}
Assertion
Ref Expression
ovnlerp (𝜑 → ∃𝑧𝑀 𝑧 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑖,𝑧   𝑧,𝐸   𝑖,𝑋,𝑗,𝑘,𝑧   𝜑,𝑖,𝑗,𝑘,𝑧
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑗,𝑘)   𝐸(𝑖,𝑗,𝑘)   𝑀(𝑧,𝑖,𝑗,𝑘)

Proof of Theorem ovnlerp
Dummy variables 𝑤 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1830 . . . 4 𝑥𝜑
2 ovnlerp.m . . . . . 6 𝑀 = {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}
3 ssrab2 3650 . . . . . 6 {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))} ⊆ ℝ*
42, 3eqsstri 3598 . . . . 5 𝑀 ⊆ ℝ*
54a1i 11 . . . 4 (𝜑𝑀 ⊆ ℝ*)
6 ovnlerp.x . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ Fin)
7 ovnlerp.a . . . . . 6 (𝜑𝐴 ⊆ (ℝ ↑𝑚 𝑋))
86, 7, 2ovnpnfelsup 39449 . . . . 5 (𝜑 → +∞ ∈ 𝑀)
9 ne0i 3880 . . . . 5 (+∞ ∈ 𝑀𝑀 ≠ ∅)
108, 9syl 17 . . . 4 (𝜑𝑀 ≠ ∅)
11 0red 9920 . . . . 5 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
126, 7, 2ovnsupge0 39447 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ⊆ (0[,]+∞))
13 0xr 9965 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℝ*
1413a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑀 ⊆ (0[,]+∞) ∧ 𝑦𝑀) → 0 ∈ ℝ*)
15 pnfxr 9971 . . . . . . . . 9 +∞ ∈ ℝ*
1615a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑀 ⊆ (0[,]+∞) ∧ 𝑦𝑀) → +∞ ∈ ℝ*)
17 ssel2 3563 . . . . . . . 8 ((𝑀 ⊆ (0[,]+∞) ∧ 𝑦𝑀) → 𝑦 ∈ (0[,]+∞))
18 iccgelb 12101 . . . . . . . 8 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*𝑦 ∈ (0[,]+∞)) → 0 ≤ 𝑦)
1914, 16, 17, 18syl3anc 1318 . . . . . . 7 ((𝑀 ⊆ (0[,]+∞) ∧ 𝑦𝑀) → 0 ≤ 𝑦)
2019ralrimiva 2949 . . . . . 6 (𝑀 ⊆ (0[,]+∞) → ∀𝑦𝑀 0 ≤ 𝑦)
2112, 20syl 17 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑦𝑀 0 ≤ 𝑦)
22 breq1 4586 . . . . . . 7 (𝑥 = 0 → (𝑥𝑦 ↔ 0 ≤ 𝑦))
2322ralbidv 2969 . . . . . 6 (𝑥 = 0 → (∀𝑦𝑀 𝑥𝑦 ↔ ∀𝑦𝑀 0 ≤ 𝑦))
2423rspcev 3282 . . . . 5 ((0 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦𝑀 0 ≤ 𝑦) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝑀 𝑥𝑦)
2511, 21, 24syl2anc 691 . . . 4 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝑀 𝑥𝑦)
26 ovnlerp.e . . . 4 (𝜑𝐸 ∈ ℝ+)
271, 5, 10, 25, 26infrpge 38508 . . 3 (𝜑 → ∃𝑤𝑀 𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸))
28 nfv 1830 . . . 4 𝑤𝜑
29 simp3 1056 . . . . . 6 ((𝜑𝑤𝑀𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸)) → 𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸))
30 ovnlerp.n0 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑋 ≠ ∅)
316, 30, 7, 2ovnn0val 39441 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((voln*‘𝑋)‘𝐴) = inf(𝑀, ℝ*, < ))
3231eqcomd 2616 . . . . . . . 8 (𝜑 → inf(𝑀, ℝ*, < ) = ((voln*‘𝑋)‘𝐴))
3332oveq1d 6564 . . . . . . 7 (𝜑 → (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸) = (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
34333ad2ant1 1075 . . . . . 6 ((𝜑𝑤𝑀𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸)) → (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸) = (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
3529, 34breqtrd 4609 . . . . 5 ((𝜑𝑤𝑀𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸)) → 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
36353exp 1256 . . . 4 (𝜑 → (𝑤𝑀 → (𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸) → 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))))
3728, 36reximdai 2995 . . 3 (𝜑 → (∃𝑤𝑀 𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸) → ∃𝑤𝑀 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸)))
3827, 37mpd 15 . 2 (𝜑 → ∃𝑤𝑀 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
39 nfcv 2751 . . 3 𝑤𝑀
40 nfrab1 3099 . . . 4 𝑧{𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}
412, 40nfcxfr 2749 . . 3 𝑧𝑀
42 nfv 1830 . . 3 𝑧 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸)
43 nfv 1830 . . 3 𝑤 𝑧 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸)
44 breq1 4586 . . 3 (𝑤 = 𝑧 → (𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸) ↔ 𝑧 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸)))
4539, 41, 42, 43, 44cbvrexf 3142 . 2 (∃𝑤𝑀 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸) ↔ ∃𝑧𝑀 𝑧 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
4638, 45sylib 207 1 (𝜑 → ∃𝑧𝑀 𝑧 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   ∧ w3a 1031   = wceq 1475   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  ∀wral 2896  ∃wrex 2897  {crab 2900   ⊆ wss 3540  ∅c0 3874  ∪ ciun 4455   class class class wbr 4583   ↦ cmpt 4643   × cxp 5036   ∘ ccom 5042  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549   ↑𝑚 cmap 7744  Xcixp 7794  Fincfn 7841  infcinf 8230  ℝcr 9814  0cc0 9815  +∞cpnf 9950  ℝ*cxr 9952   < clt 9953   ≤ cle 9954  ℕcn 10897  ℝ+crp 11708   +𝑒 cxad 11820  [,)cico 12048  [,]cicc 12049  ∏cprod 14474  volcvol 23039  Σ^csumge0 39255  voln*covoln 39426 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-of 6795  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-2o 7448  df-oadd 7451  df-er 7629  df-map 7746  df-pm 7747  df-ixp 7795  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-fi 8200  df-sup 8231  df-inf 8232  df-oi 8298  df-card 8648  df-cda 8873  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-xneg 11822  df-xadd 11823  df-xmul 11824  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-rlim 14068  df-sum 14265  df-prod 14475  df-rest 15906  df-topgen 15927  df-psmet 19559  df-xmet 19560  df-met 19561  df-bl 19562  df-mopn 19563  df-top 20521  df-bases 20522  df-topon 20523  df-cmp 21000  df-ovol 23040  df-vol 23041  df-sumge0 39256  df-ovoln 39427 This theorem is referenced by:  ovncvrrp  39454
 Copyright terms: Public domain W3C validator