Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  uniioombllem3a Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem uniioombllem3a 23158
 Description: Lemma for uniioombl 23163. (Contributed by Mario Carneiro, 8-May-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
uniioombl.1 (𝜑𝐹:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
uniioombl.2 (𝜑Disj 𝑥 ∈ ℕ ((,)‘(𝐹𝑥)))
uniioombl.3 𝑆 = seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝐹))
uniioombl.a 𝐴 = ran ((,) ∘ 𝐹)
uniioombl.e (𝜑 → (vol*‘𝐸) ∈ ℝ)
uniioombl.c (𝜑𝐶 ∈ ℝ+)
uniioombl.g (𝜑𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
uniioombl.s (𝜑𝐸 ran ((,) ∘ 𝐺))
uniioombl.t 𝑇 = seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝐺))
uniioombl.v (𝜑 → sup(ran 𝑇, ℝ*, < ) ≤ ((vol*‘𝐸) + 𝐶))
uniioombl.m (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
uniioombl.m2 (𝜑 → (abs‘((𝑇𝑀) − sup(ran 𝑇, ℝ*, < ))) < 𝐶)
uniioombl.k 𝐾 = (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀))
Assertion
Ref Expression
uniioombllem3a (𝜑 → (𝐾 = 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗)) ∧ (vol*‘𝐾) ∈ ℝ))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑗,𝐹   𝑗,𝐺,𝑥   𝑗,𝐾,𝑥   𝐴,𝑗,𝑥   𝐶,𝑗,𝑥   𝑗,𝑀,𝑥   𝜑,𝑗,𝑥   𝑇,𝑗,𝑥
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥,𝑗)   𝐸(𝑥,𝑗)

Proof of Theorem uniioombllem3a
StepHypRef Expression
1 uniioombl.k . . 3 𝐾 = (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀))
2 ioof 12142 . . . . . 6 (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
3 uniioombl.g . . . . . . 7 (𝜑𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
4 inss2 3796 . . . . . . . 8 ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ⊆ (ℝ × ℝ)
5 rexpssxrxp 9963 . . . . . . . 8 (ℝ × ℝ) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
64, 5sstri 3577 . . . . . . 7 ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
7 fss 5969 . . . . . . 7 ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ⊆ (ℝ* × ℝ*)) → 𝐺:ℕ⟶(ℝ* × ℝ*))
83, 6, 7sylancl 693 . . . . . 6 (𝜑𝐺:ℕ⟶(ℝ* × ℝ*))
9 fco 5971 . . . . . 6 (((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ ∧ 𝐺:ℕ⟶(ℝ* × ℝ*)) → ((,) ∘ 𝐺):ℕ⟶𝒫 ℝ)
102, 8, 9sylancr 694 . . . . 5 (𝜑 → ((,) ∘ 𝐺):ℕ⟶𝒫 ℝ)
11 ffun 5961 . . . . 5 (((,) ∘ 𝐺):ℕ⟶𝒫 ℝ → Fun ((,) ∘ 𝐺))
12 funiunfv 6410 . . . . 5 (Fun ((,) ∘ 𝐺) → 𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀)))
1310, 11, 123syl 18 . . . 4 (𝜑 𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀)))
14 elfznn 12241 . . . . . 6 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℕ)
15 fvco3 6185 . . . . . 6 ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = ((,)‘(𝐺𝑗)))
163, 14, 15syl2an 493 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = ((,)‘(𝐺𝑗)))
1716iuneq2dv 4478 . . . 4 (𝜑 𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗)))
1813, 17eqtr3d 2646 . . 3 (𝜑 (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀)) = 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗)))
191, 18syl5eq 2656 . 2 (𝜑𝐾 = 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗)))
20 ffvelrn 6265 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝐺𝑗) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
213, 14, 20syl2an 493 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (𝐺𝑗) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
224, 21sseldi 3566 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (𝐺𝑗) ∈ (ℝ × ℝ))
23 1st2nd2 7096 . . . . . . . . . 10 ((𝐺𝑗) ∈ (ℝ × ℝ) → (𝐺𝑗) = ⟨(1st ‘(𝐺𝑗)), (2nd ‘(𝐺𝑗))⟩)
2422, 23syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (𝐺𝑗) = ⟨(1st ‘(𝐺𝑗)), (2nd ‘(𝐺𝑗))⟩)
2524fveq2d 6107 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((,)‘(𝐺𝑗)) = ((,)‘⟨(1st ‘(𝐺𝑗)), (2nd ‘(𝐺𝑗))⟩))
26 df-ov 6552 . . . . . . . 8 ((1st ‘(𝐺𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺𝑗))) = ((,)‘⟨(1st ‘(𝐺𝑗)), (2nd ‘(𝐺𝑗))⟩)
2725, 26syl6eqr 2662 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((,)‘(𝐺𝑗)) = ((1st ‘(𝐺𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺𝑗))))
28 ioossre 12106 . . . . . . 7 ((1st ‘(𝐺𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺𝑗))) ⊆ ℝ
2927, 28syl6eqss 3618 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((,)‘(𝐺𝑗)) ⊆ ℝ)
3029ralrimiva 2949 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗)) ⊆ ℝ)
31 iunss 4497 . . . . 5 ( 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗)) ⊆ ℝ ↔ ∀𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗)) ⊆ ℝ)
3230, 31sylibr 223 . . . 4 (𝜑 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗)) ⊆ ℝ)
3319, 32eqsstrd 3602 . . 3 (𝜑𝐾 ⊆ ℝ)
34 fzfid 12634 . . . 4 (𝜑 → (1...𝑀) ∈ Fin)
3527fveq2d 6107 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))) = (vol*‘((1st ‘(𝐺𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺𝑗)))))
36 ovolfcl 23042 . . . . . . . 8 ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((1st ‘(𝐺𝑗)) ∈ ℝ ∧ (2nd ‘(𝐺𝑗)) ∈ ℝ ∧ (1st ‘(𝐺𝑗)) ≤ (2nd ‘(𝐺𝑗))))
373, 14, 36syl2an 493 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((1st ‘(𝐺𝑗)) ∈ ℝ ∧ (2nd ‘(𝐺𝑗)) ∈ ℝ ∧ (1st ‘(𝐺𝑗)) ≤ (2nd ‘(𝐺𝑗))))
38 ovolioo 23143 . . . . . . 7 (((1st ‘(𝐺𝑗)) ∈ ℝ ∧ (2nd ‘(𝐺𝑗)) ∈ ℝ ∧ (1st ‘(𝐺𝑗)) ≤ (2nd ‘(𝐺𝑗))) → (vol*‘((1st ‘(𝐺𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺𝑗)))) = ((2nd ‘(𝐺𝑗)) − (1st ‘(𝐺𝑗))))
3937, 38syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((1st ‘(𝐺𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺𝑗)))) = ((2nd ‘(𝐺𝑗)) − (1st ‘(𝐺𝑗))))
4035, 39eqtrd 2644 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))) = ((2nd ‘(𝐺𝑗)) − (1st ‘(𝐺𝑗))))
4137simp2d 1067 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (2nd ‘(𝐺𝑗)) ∈ ℝ)
4237simp1d 1066 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (1st ‘(𝐺𝑗)) ∈ ℝ)
4341, 42resubcld 10337 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((2nd ‘(𝐺𝑗)) − (1st ‘(𝐺𝑗))) ∈ ℝ)
4440, 43eqeltrd 2688 . . . 4 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))) ∈ ℝ)
4534, 44fsumrecl 14312 . . 3 (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))) ∈ ℝ)
4619fveq2d 6107 . . . 4 (𝜑 → (vol*‘𝐾) = (vol*‘ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗))))
4729, 44jca 553 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (((,)‘(𝐺𝑗)) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))) ∈ ℝ))
4847ralrimiva 2949 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,)‘(𝐺𝑗)) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))) ∈ ℝ))
49 ovolfiniun 23076 . . . . 5 (((1...𝑀) ∈ Fin ∧ ∀𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,)‘(𝐺𝑗)) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))) ∈ ℝ)) → (vol*‘ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗))) ≤ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))))
5034, 48, 49syl2anc 691 . . . 4 (𝜑 → (vol*‘ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗))) ≤ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))))
5146, 50eqbrtrd 4605 . . 3 (𝜑 → (vol*‘𝐾) ≤ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))))
52 ovollecl 23058 . . 3 ((𝐾 ⊆ ℝ ∧ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺𝑗))) ∈ ℝ ∧ (vol*‘𝐾) ≤ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺𝑗)))) → (vol*‘𝐾) ∈ ℝ)
5333, 45, 51, 52syl3anc 1318 . 2 (𝜑 → (vol*‘𝐾) ∈ ℝ)
5419, 53jca 553 1 (𝜑 → (𝐾 = 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺𝑗)) ∧ (vol*‘𝐾) ∈ ℝ))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   ∧ w3a 1031   = wceq 1475   ∈ wcel 1977  ∀wral 2896   ∩ cin 3539   ⊆ wss 3540  𝒫 cpw 4108  ⟨cop 4131  ∪ cuni 4372  ∪ ciun 4455  Disj wdisj 4553   class class class wbr 4583   × cxp 5036  ran crn 5039   “ cima 5041   ∘ ccom 5042  Fun wfun 5798  ⟶wf 5800  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  1st c1st 7057  2nd c2nd 7058  Fincfn 7841  supcsup 8229  ℝcr 9814  1c1 9816   + caddc 9818  ℝ*cxr 9952   < clt 9953   ≤ cle 9954   − cmin 10145  ℕcn 10897  ℝ+crp 11708  (,)cioo 12046  ...cfz 12197  seqcseq 12663  abscabs 13822  Σcsu 14264  vol*covol 23038 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 This theorem is referenced by:  uniioombllem3  23159
 Copyright terms: Public domain W3C validator