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

Theorem vonhoire 39563
 Description: The Lebesgue measure of a n-dimensional half-open interval is a real number. (Contributed by Glauco Siliprandi, 8-Apr-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
vonhoire.n 𝑘𝜑
vonhoire.x (𝜑𝑋 ∈ Fin)
vonhoire.a ((𝜑𝑘𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ)
vonhoire.b ((𝜑𝑘𝑋) → 𝐵 ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
vonhoire (𝜑 → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) ∈ ℝ)
Distinct variable group:   𝑘,𝑋
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝐴(𝑘)   𝐵(𝑘)

Proof of Theorem vonhoire
Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fveq2 6103 . . . . . 6 (𝑋 = ∅ → (voln‘𝑋) = (voln‘∅))
21fveq1d 6105 . . . . 5 (𝑋 = ∅ → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) = ((voln‘∅)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)))
32adantl 481 . . . 4 ((𝜑𝑋 = ∅) → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) = ((voln‘∅)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)))
4 ixpeq1 7805 . . . . . . 7 (𝑋 = ∅ → X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵) = X𝑘 ∈ ∅ (𝐴[,)𝐵))
54adantl 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = ∅) → X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵) = X𝑘 ∈ ∅ (𝐴[,)𝐵))
6 vonhoire.n . . . . . . . 8 𝑘𝜑
7 0fin 8073 . . . . . . . . 9 ∅ ∈ Fin
87a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∅ ∈ Fin)
9 eqid 2610 . . . . . . . 8 dom (voln‘∅) = dom (voln‘∅)
10 noel 3878 . . . . . . . . . 10 ¬ 𝑘 ∈ ∅
1110pm2.21i 115 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ∅ → 𝐴 ∈ ℝ)
1211adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ∅) → 𝐴 ∈ ℝ)
1310pm2.21i 115 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ ∅ → 𝐵 ∈ ℝ)
1413adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘 ∈ ∅) → 𝐵 ∈ ℝ)
156, 8, 9, 12, 14hoimbl2 39555 . . . . . . 7 (𝜑X𝑘 ∈ ∅ (𝐴[,)𝐵) ∈ dom (voln‘∅))
1615adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 = ∅) → X𝑘 ∈ ∅ (𝐴[,)𝐵) ∈ dom (voln‘∅))
175, 16eqeltrd 2688 . . . . 5 ((𝜑𝑋 = ∅) → X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵) ∈ dom (voln‘∅))
1817von0val 39562 . . . 4 ((𝜑𝑋 = ∅) → ((voln‘∅)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) = 0)
193, 18eqtrd 2644 . . 3 ((𝜑𝑋 = ∅) → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) = 0)
20 0red 9920 . . 3 ((𝜑𝑋 = ∅) → 0 ∈ ℝ)
2119, 20eqeltrd 2688 . 2 ((𝜑𝑋 = ∅) → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) ∈ ℝ)
22 neqne 2790 . . . 4 𝑋 = ∅ → 𝑋 ≠ ∅)
2322adantl 481 . . 3 ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = ∅) → 𝑋 ≠ ∅)
24 simpr 476 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝑋) → 𝑗𝑋)
25 nfv 1830 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑘 𝑗𝑋
266, 25nfan 1816 . . . . . . . . . . . . 13 𝑘(𝜑𝑗𝑋)
27 nfcv 2751 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑘𝑗
2827nfcsb1 3514 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑘𝑗 / 𝑘𝐴
2928nfel1 2765 . . . . . . . . . . . . 13 𝑘𝑗 / 𝑘𝐴 ∈ ℝ
3026, 29nfim 1813 . . . . . . . . . . . 12 𝑘((𝜑𝑗𝑋) → 𝑗 / 𝑘𝐴 ∈ ℝ)
31 eleq1 2676 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 𝑗 → (𝑘𝑋𝑗𝑋))
3231anbi2d 736 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑗 → ((𝜑𝑘𝑋) ↔ (𝜑𝑗𝑋)))
33 csbeq1a 3508 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 𝑗𝐴 = 𝑗 / 𝑘𝐴)
3433eleq1d 2672 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑗 → (𝐴 ∈ ℝ ↔ 𝑗 / 𝑘𝐴 ∈ ℝ))
3532, 34imbi12d 333 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑗 → (((𝜑𝑘𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ) ↔ ((𝜑𝑗𝑋) → 𝑗 / 𝑘𝐴 ∈ ℝ)))
36 vonhoire.a . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ)
3730, 35, 36chvar 2250 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝑋) → 𝑗 / 𝑘𝐴 ∈ ℝ)
38 eqid 2610 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘𝑋𝐴) = (𝑘𝑋𝐴)
3927, 28, 33, 38fvmptf 6209 . . . . . . . . . . 11 ((𝑗𝑋𝑗 / 𝑘𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗) = 𝑗 / 𝑘𝐴)
4024, 37, 39syl2anc 691 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑋) → ((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗) = 𝑗 / 𝑘𝐴)
4127nfcsb1 3514 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑘𝑗 / 𝑘𝐵
42 nfcv 2751 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑘
4341, 42nfel 2763 . . . . . . . . . . . . 13 𝑘𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℝ
4426, 43nfim 1813 . . . . . . . . . . . 12 𝑘((𝜑𝑗𝑋) → 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℝ)
45 csbeq1a 3508 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑘 = 𝑗𝐵 = 𝑗 / 𝑘𝐵)
4645eleq1d 2672 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 = 𝑗 → (𝐵 ∈ ℝ ↔ 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℝ))
4732, 46imbi12d 333 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑗 → (((𝜑𝑘𝑋) → 𝐵 ∈ ℝ) ↔ ((𝜑𝑗𝑋) → 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℝ)))
48 vonhoire.b . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘𝑋) → 𝐵 ∈ ℝ)
4944, 47, 48chvar 2250 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑗𝑋) → 𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℝ)
50 eqid 2610 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘𝑋𝐵) = (𝑘𝑋𝐵)
5127, 41, 45, 50fvmptf 6209 . . . . . . . . . . 11 ((𝑗𝑋𝑗 / 𝑘𝐵 ∈ ℝ) → ((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗) = 𝑗 / 𝑘𝐵)
5224, 49, 51syl2anc 691 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑗𝑋) → ((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗) = 𝑗 / 𝑘𝐵)
5340, 52oveq12d 6567 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑗𝑋) → (((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗)) = (𝑗 / 𝑘𝐴[,)𝑗 / 𝑘𝐵))
5453ixpeq2dva 7809 . . . . . . . 8 (𝜑X𝑗𝑋 (((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗)) = X𝑗𝑋 (𝑗 / 𝑘𝐴[,)𝑗 / 𝑘𝐵))
55 nfcv 2751 . . . . . . . . . . 11 𝑗(𝐴[,)𝐵)
56 nfcv 2751 . . . . . . . . . . . 12 𝑘[,)
5728, 56, 41nfov 6575 . . . . . . . . . . 11 𝑘(𝑗 / 𝑘𝐴[,)𝑗 / 𝑘𝐵)
5833, 45oveq12d 6567 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → (𝐴[,)𝐵) = (𝑗 / 𝑘𝐴[,)𝑗 / 𝑘𝐵))
5955, 57, 58cbvixp 7811 . . . . . . . . . 10 X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵) = X𝑗𝑋 (𝑗 / 𝑘𝐴[,)𝑗 / 𝑘𝐵)
6059eqcomi 2619 . . . . . . . . 9 X𝑗𝑋 (𝑗 / 𝑘𝐴[,)𝑗 / 𝑘𝐵) = X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)
6160a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑X𝑗𝑋 (𝑗 / 𝑘𝐴[,)𝑗 / 𝑘𝐵) = X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵))
6254, 61eqtr2d 2645 . . . . . . 7 (𝜑X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵) = X𝑗𝑋 (((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗)))
6362fveq2d 6107 . . . . . 6 (𝜑 → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) = ((voln‘𝑋)‘X𝑗𝑋 (((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗))))
6463adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ≠ ∅) → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) = ((voln‘𝑋)‘X𝑗𝑋 (((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗))))
65 vonhoire.x . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ Fin)
6665adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≠ ∅) → 𝑋 ∈ Fin)
67 simpr 476 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≠ ∅) → 𝑋 ≠ ∅)
686, 36, 38fmptdf 6294 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑘𝑋𝐴):𝑋⟶ℝ)
6968adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≠ ∅) → (𝑘𝑋𝐴):𝑋⟶ℝ)
706, 48, 50fmptdf 6294 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑘𝑋𝐵):𝑋⟶ℝ)
7170adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑋 ≠ ∅) → (𝑘𝑋𝐵):𝑋⟶ℝ)
72 eqid 2610 . . . . . 6 X𝑗𝑋 (((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗)) = X𝑗𝑋 (((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗))
7366, 67, 69, 71, 72vonn0hoi 39561 . . . . 5 ((𝜑𝑋 ≠ ∅) → ((voln‘𝑋)‘X𝑗𝑋 (((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑗𝑋 (vol‘(((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗))))
7464, 73eqtrd 2644 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≠ ∅) → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) = ∏𝑗𝑋 (vol‘(((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗))))
7540, 37eqeltrd 2688 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗𝑋) → ((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗) ∈ ℝ)
7652, 49eqeltrd 2688 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗𝑋) → ((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗) ∈ ℝ)
77 volicore 39471 . . . . . . 7 ((((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗) ∈ ℝ ∧ ((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗) ∈ ℝ) → (vol‘(((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗))) ∈ ℝ)
7875, 76, 77syl2anc 691 . . . . . 6 ((𝜑𝑗𝑋) → (vol‘(((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗))) ∈ ℝ)
7965, 78fprodrecl 14522 . . . . 5 (𝜑 → ∏𝑗𝑋 (vol‘(((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗))) ∈ ℝ)
8079adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑋 ≠ ∅) → ∏𝑗𝑋 (vol‘(((𝑘𝑋𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘𝑋𝐵)‘𝑗))) ∈ ℝ)
8174, 80eqeltrd 2688 . . 3 ((𝜑𝑋 ≠ ∅) → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) ∈ ℝ)
8223, 81syldan 486 . 2 ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = ∅) → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) ∈ ℝ)
8321, 82pm2.61dan 828 1 (𝜑 → ((voln‘𝑋)‘X𝑘𝑋 (𝐴[,)𝐵)) ∈ ℝ)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 383   = wceq 1475  Ⅎwnf 1699   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  ⦋csb 3499  ∅c0 3874   ↦ cmpt 4643  dom cdm 5038  ⟶wf 5800  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  Xcixp 7794  Fincfn 7841  ℝcr 9814  0cc0 9815  [,)cico 12048  ∏cprod 14474  volcvol 23039  volncvoln 39428 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-cc 9140  ax-ac2 9168  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  ax-addf 9894  ax-mulf 9895 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-iin 4458  df-disj 4554  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-tpos 7239  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-2o 7448  df-oadd 7451  df-omul 7452  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-acn 8651  df-ac 8822  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-4 10958  df-5 10959  df-6 10960  df-7 10961  df-8 10962  df-9 10963  df-n0 11170  df-z 11255  df-dec 11370  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-struct 15697  df-ndx 15698  df-slot 15699  df-base 15700  df-sets 15701  df-ress 15702  df-plusg 15781  df-mulr 15782  df-starv 15783  df-tset 15787  df-ple 15788  df-ds 15791  df-unif 15792  df-rest 15906  df-0g 15925  df-topgen 15927  df-mgm 17065  df-sgrp 17107  df-mnd 17118  df-grp 17248  df-minusg 17249  df-subg 17414  df-cmn 18018  df-abl 18019  df-mgp 18313  df-ur 18325  df-ring 18372  df-cring 18373  df-oppr 18446  df-dvdsr 18464  df-unit 18465  df-invr 18495  df-dvr 18506  df-drng 18572  df-psmet 19559  df-xmet 19560  df-met 19561  df-bl 19562  df-mopn 19563  df-cnfld 19568  df-top 20521  df-bases 20522  df-topon 20523  df-cmp 21000  df-ovol 23040  df-vol 23041  df-salg 39205  df-sumge0 39256  df-mea 39343  df-ome 39380  df-caragen 39382  df-ovoln 39427  df-voln 39429 This theorem is referenced by:  vonioolem2  39572  vonicclem2  39575
 Copyright terms: Public domain W3C validator