Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ovolval5 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ovolval5 39545
 Description: The value of the Lebesgue outer measure for subsets of the reals, using covers of left-closed right-open intervals are used, instead of open intervals. (Contributed by Glauco Siliprandi, 3-Mar-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
ovolval5.a (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
ovolval5.m 𝑀 = {𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ([,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ [,)) ∘ 𝑓)))}
Assertion
Ref Expression
ovolval5 (𝜑 → (vol*‘𝐴) = inf(𝑀, ℝ*, < ))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑓,𝑦   𝑦,𝑀   𝜑,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑓)   𝑀(𝑓)

Proof of Theorem ovolval5
Dummy variables 𝑔 𝑥 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ovolval5.a . . 3 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
2 eqeq1 2614 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)) ↔ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))))
32anbi2d 736 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))) ↔ (𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)))))
43rexbidv 3034 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))) ↔ ∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)))))
5 coeq2 5202 . . . . . . . . . . 11 (𝑔 = 𝑓 → ((,) ∘ 𝑔) = ((,) ∘ 𝑓))
65rneqd 5274 . . . . . . . . . 10 (𝑔 = 𝑓 → ran ((,) ∘ 𝑔) = ran ((,) ∘ 𝑓))
76unieqd 4382 . . . . . . . . 9 (𝑔 = 𝑓 ran ((,) ∘ 𝑔) = ran ((,) ∘ 𝑓))
87sseq2d 3596 . . . . . . . 8 (𝑔 = 𝑓 → (𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ↔ 𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓)))
9 coeq2 5202 . . . . . . . . . 10 (𝑔 = 𝑓 → ((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔) = ((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓))
109fveq2d 6107 . . . . . . . . 9 (𝑔 = 𝑓 → (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)) = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))
1110eqeq2d 2620 . . . . . . . 8 (𝑔 = 𝑓 → (𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)) ↔ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓))))
128, 11anbi12d 743 . . . . . . 7 (𝑔 = 𝑓 → ((𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))) ↔ (𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))))
1312cbvrexv 3148 . . . . . 6 (∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))) ↔ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓))))
1413a1i 11 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))) ↔ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))))
154, 14bitrd 267 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → (∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))) ↔ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))))
1615cbvrabv 3172 . . 3 {𝑥 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)))} = {𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))}
171, 16ovolval4 39541 . 2 (𝜑 → (vol*‘𝐴) = inf({𝑥 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)))}, ℝ*, < ))
18 ovolval5.m . . . 4 𝑀 = {𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ([,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Σ^‘((vol ∘ [,)) ∘ 𝑓)))}
1910eqeq2d 2620 . . . . . . . . 9 (𝑔 = 𝑓 → (𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)) ↔ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓))))
208, 19anbi12d 743 . . . . . . . 8 (𝑔 = 𝑓 → ((𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))) ↔ (𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))))
2120cbvrexv 3148 . . . . . . 7 (∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))) ↔ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓))))
2221a1i 11 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))) ↔ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))))
23 eqeq1 2614 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)) ↔ 𝑧 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓))))
2423anbi2d 736 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → ((𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓))) ↔ (𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑧 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))))
2524rexbidv 3034 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓))) ↔ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑧 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))))
2622, 25bitrd 267 . . . . 5 (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔))) ↔ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑧 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))))
2726cbvrabv 3172 . . . 4 {𝑥 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)))} = {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑧 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑓)))}
2818, 27ovolval5lem3 39544 . . 3 inf({𝑥 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)))}, ℝ*, < ) = inf(𝑀, ℝ*, < )
2928a1i 11 . 2 (𝜑 → inf({𝑥 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ ((ℝ × ℝ) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑥 = (Σ^‘((vol ∘ (,)) ∘ 𝑔)))}, ℝ*, < ) = inf(𝑀, ℝ*, < ))
3017, 29eqtrd 2644 1 (𝜑 → (vol*‘𝐴) = inf(𝑀, ℝ*, < ))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 195   ∧ wa 383   = wceq 1475  ∃wrex 2897  {crab 2900   ⊆ wss 3540  ∪ cuni 4372   × cxp 5036  ran crn 5039   ∘ ccom 5042  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549   ↑𝑚 cmap 7744  infcinf 8230  ℝcr 9814  ℝ*cxr 9952   < clt 9953  ℕcn 10897  (,)cioo 12046  [,)cico 12048  vol*covol 23038  volcvol 23039  Σ^csumge0 39255 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-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-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 This theorem is referenced by:  ovnovollem3  39548
 Copyright terms: Public domain W3C validator