Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sge0hsphoire Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sge0hsphoire 39479
 Description: If the generalized sum of dimensional volumes of n-dimensional half-open intervals is finite, then the sum stays finite if every half-open interval is intersected with a half-space. (Contributed by Glauco Siliprandi, 21-Nov-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
sge0hsphoire.l 𝐿 = (𝑥 ∈ Fin ↦ (𝑎 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑥), 𝑏 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑥) ↦ if(𝑥 = ∅, 0, ∏𝑘𝑥 (vol‘((𝑎𝑘)[,)(𝑏𝑘))))))
sge0hsphoire.f (𝜑𝑌 ∈ Fin)
sge0hsphoire.z (𝜑𝑍 ∈ (𝑊𝑌))
sge0hsphoire.w 𝑊 = (𝑌 ∪ {𝑍})
sge0hsphoire.c (𝜑𝐶:ℕ⟶(ℝ ↑𝑚 𝑊))
sge0hsphoire.d (𝜑𝐷:ℕ⟶(ℝ ↑𝑚 𝑊))
sge0hsphoire.r (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) ∈ ℝ)
sge0hsphoire.h 𝐻 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊) ↦ (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥)))))
sge0hsphoire.s (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
sge0hsphoire (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ ℝ)
Distinct variable groups:   𝐶,𝑎,𝑏,𝑘   𝐷,𝑎,𝑏,𝑘   𝐷,𝑐,𝑘   𝐻,𝑎,𝑏,𝑘   𝑆,𝑎,𝑏,𝑘,𝑥   𝑆,𝑐,𝑥   𝑊,𝑎,𝑏,𝑗,𝑘,𝑥   𝑊,𝑐,𝑗   𝑌,𝑐,𝑗,𝑥   𝑍,𝑐,𝑘,𝑥   𝜑,𝑎,𝑏,𝑗,𝑘,𝑥   𝜑,𝑐
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥,𝑗,𝑐)   𝐷(𝑥,𝑗)   𝑆(𝑗)   𝐻(𝑥,𝑗,𝑐)   𝐿(𝑥,𝑗,𝑘,𝑎,𝑏,𝑐)   𝑌(𝑘,𝑎,𝑏)   𝑍(𝑗,𝑎,𝑏)

Proof of Theorem sge0hsphoire
Dummy variable is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nnex 10903 . . . 4 ℕ ∈ V
21a1i 11 . . 3 (𝜑 → ℕ ∈ V)
3 sge0hsphoire.l . . . . . 6 𝐿 = (𝑥 ∈ Fin ↦ (𝑎 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑥), 𝑏 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑥) ↦ if(𝑥 = ∅, 0, ∏𝑘𝑥 (vol‘((𝑎𝑘)[,)(𝑏𝑘))))))
4 sge0hsphoire.w . . . . . . . 8 𝑊 = (𝑌 ∪ {𝑍})
5 sge0hsphoire.f . . . . . . . . 9 (𝜑𝑌 ∈ Fin)
6 snfi 7923 . . . . . . . . . 10 {𝑍} ∈ Fin
76a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → {𝑍} ∈ Fin)
8 unfi 8112 . . . . . . . . 9 ((𝑌 ∈ Fin ∧ {𝑍} ∈ Fin) → (𝑌 ∪ {𝑍}) ∈ Fin)
95, 7, 8syl2anc 691 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑌 ∪ {𝑍}) ∈ Fin)
104, 9syl5eqel 2692 . . . . . . 7 (𝜑𝑊 ∈ Fin)
1110adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → 𝑊 ∈ Fin)
12 sge0hsphoire.c . . . . . . . 8 (𝜑𝐶:ℕ⟶(ℝ ↑𝑚 𝑊))
1312ffvelrnda 6267 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐶𝑗) ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊))
14 elmapi 7765 . . . . . . 7 ((𝐶𝑗) ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊) → (𝐶𝑗):𝑊⟶ℝ)
1513, 14syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐶𝑗):𝑊⟶ℝ)
16 sge0hsphoire.h . . . . . . . 8 𝐻 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊) ↦ (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥)))))
17 eleq1 2676 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = → (𝑗𝑌𝑌))
18 fveq2 6103 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = → (𝑐𝑗) = (𝑐))
1918breq1d 4593 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 = → ((𝑐𝑗) ≤ 𝑥 ↔ (𝑐) ≤ 𝑥))
2019, 18ifbieq1d 4059 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = → if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥) = if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥))
2117, 18, 20ifbieq12d 4063 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 = → if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥)) = if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))
2221cbvmptv 4678 . . . . . . . . . 10 (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥))) = (𝑊 ↦ if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))
2322mpteq2i 4669 . . . . . . . . 9 (𝑐 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊) ↦ (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥)))) = (𝑐 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊) ↦ (𝑊 ↦ if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥))))
2423mpteq2i 4669 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊) ↦ (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥))))) = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊) ↦ (𝑊 ↦ if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))))
2516, 24eqtri 2632 . . . . . . 7 𝐻 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊) ↦ (𝑊 ↦ if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))))
26 sge0hsphoire.s . . . . . . . 8 (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
2726adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → 𝑆 ∈ ℝ)
28 sge0hsphoire.d . . . . . . . . 9 (𝜑𝐷:ℕ⟶(ℝ ↑𝑚 𝑊))
2928ffvelrnda 6267 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐷𝑗) ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊))
30 elmapi 7765 . . . . . . . 8 ((𝐷𝑗) ∈ (ℝ ↑𝑚 𝑊) → (𝐷𝑗):𝑊⟶ℝ)
3129, 30syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐷𝑗):𝑊⟶ℝ)
3225, 27, 11, 31hsphoif 39466 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)):𝑊⟶ℝ)
333, 11, 15, 32hoidmvcl 39472 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))) ∈ (0[,)+∞))
34 eqid 2610 . . . . 5 (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)))) = (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))
3533, 34fmptd 6292 . . . 4 (𝜑 → (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)))):ℕ⟶(0[,)+∞))
36 icossicc 12131 . . . . 5 (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)
3736a1i 11 . . . 4 (𝜑 → (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞))
3835, 37fssd 5970 . . 3 (𝜑 → (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)))):ℕ⟶(0[,]+∞))
392, 38sge0cl 39274 . 2 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ (0[,]+∞))
402, 38sge0xrcl 39278 . . 3 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ ℝ*)
41 pnfxr 9971 . . . 4 +∞ ∈ ℝ*
4241a1i 11 . . 3 (𝜑 → +∞ ∈ ℝ*)
43 sge0hsphoire.r . . . . 5 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) ∈ ℝ)
4443rexrd 9968 . . . 4 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) ∈ ℝ*)
45 nfv 1830 . . . . 5 𝑗𝜑
4636, 33sseldi 3566 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))) ∈ (0[,]+∞))
473, 11, 15, 31hoidmvcl 39472 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)) ∈ (0[,)+∞))
4836, 47sseldi 3566 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)) ∈ (0[,]+∞))
49 sge0hsphoire.z . . . . . . 7 (𝜑𝑍 ∈ (𝑊𝑌))
5049adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → 𝑍 ∈ (𝑊𝑌))
513, 11, 50, 4, 27, 25, 15, 31hsphoidmvle 39476 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))) ≤ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))
5245, 2, 46, 48, 51sge0lempt 39303 . . . 4 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ≤ (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))))
5343ltpnfd 11831 . . . 4 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) < +∞)
5440, 44, 42, 52, 53xrlelttrd 11867 . . 3 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) < +∞)
5540, 42, 54xrltned 38514 . 2 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ≠ +∞)
56 ge0xrre 38605 . 2 (((Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ (0[,]+∞) ∧ (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ≠ +∞) → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ ℝ)
5739, 55, 56syl2anc 691 1 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ ℝ)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   = wceq 1475   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  Vcvv 3173   ∖ cdif 3537   ∪ cun 3538   ⊆ wss 3540  ∅c0 3874  ifcif 4036  {csn 4125   class class class wbr 4583   ↦ cmpt 4643  ⟶wf 5800  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549   ↦ cmpt2 6551   ↑𝑚 cmap 7744  Fincfn 7841  ℝcr 9814  0cc0 9815  +∞cpnf 9950  ℝ*cxr 9952   ≤ cle 9954  ℕcn 10897  [,)cico 12048  [,]cicc 12049  ∏cprod 14474  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-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 This theorem is referenced by:  hoidmvlelem1  39485  hoidmvlelem2  39486
 Copyright terms: Public domain W3C validator