Theorem hoimbl 42907

Description: Any n-dimensional half-open interval is Lebesgue measurable. This is a substep of Proposition 115G (a) of [Fremlin1] p. 32. (Contributed by Glauco Siliprandi, 24-Dec-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
hoimbl.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
hoimbl.s	⊢ 𝑆 = dom (voln‘𝑋)
hoimbl.a	⊢ (𝜑 → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
hoimbl.b	⊢ (𝜑 → 𝐵:𝑋⟶ℝ)

Assertion

Ref	Expression
hoimbl	⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) ∈ 𝑆)

Distinct variable groups:   𝐴,𝑖   𝐵,𝑖   𝑆,𝑖   𝑖,𝑋   𝜑,𝑖

Proof of Theorem hoimbl

Dummy variables 𝑙 𝑥 𝑦 ℎ 𝑗 𝑤 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		hoimbl.x	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
2	1	adantr 483	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = ∅) → 𝑋 ∈ Fin)
3	2	rrnmbl 42890	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = ∅) → (ℝ ↑m 𝑋) ∈ dom (voln‘𝑋))
4		reex 10622	. . . . . . . . 9 ⊢ ℝ ∈ V
5		mapdm0 8415	. . . . . . . . 9 ⊢ (ℝ ∈ V → (ℝ ↑m ∅) = {∅})
6	4, 5	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ (ℝ ↑m ∅) = {∅}
7	6	eqcomi 2830	. . . . . . 7 ⊢ {∅} = (ℝ ↑m ∅)
8	7	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 = ∅ → {∅} = (ℝ ↑m ∅))
9		id 22	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑋 = ∅ → 𝑋 = ∅)
10	9	ixpeq1d 8467	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 = ∅ → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) = X𝑖 ∈ ∅ ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)))
11		ixp0x 8484	. . . . . . . 8 ⊢ X𝑖 ∈ ∅ ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) = {∅}
12	11	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 = ∅ → X𝑖 ∈ ∅ ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) = {∅})
13	10, 12	eqtrd 2856	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 = ∅ → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) = {∅})
14		oveq2 7158	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 = ∅ → (ℝ ↑m 𝑋) = (ℝ ↑m ∅))
15	8, 13, 14	3eqtr4d 2866	. . . . 5 ⊢ (𝑋 = ∅ → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) = (ℝ ↑m 𝑋))
16	15	adantl 484	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = ∅) → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) = (ℝ ↑m 𝑋))
17		hoimbl.s	. . . . 5 ⊢ 𝑆 = dom (voln‘𝑋)
18	17	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = ∅) → 𝑆 = dom (voln‘𝑋))
19	16, 18	eleq12d 2907	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = ∅) → (X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) ∈ 𝑆 ↔ (ℝ ↑m 𝑋) ∈ dom (voln‘𝑋)))
20	3, 19	mpbird 259	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 = ∅) → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) ∈ 𝑆)
21	1	adantr 483	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = ∅) → 𝑋 ∈ Fin)
22	9	necon3bi 3042	. . . 4 ⊢ (¬ 𝑋 = ∅ → 𝑋 ≠ ∅)
23	22	adantl 484	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = ∅) → 𝑋 ≠ ∅)
24		hoimbl.a	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
25	24	adantr 483	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = ∅) → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
26		hoimbl.b	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵:𝑋⟶ℝ)
27	26	adantr 483	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = ∅) → 𝐵:𝑋⟶ℝ)
28		id 22	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝑥 → 𝑤 = 𝑥)
29		eqidd 2822	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝑥 → ℝ = ℝ)
30	28	ixpeq1d 8467	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑥 → X𝑗 ∈ 𝑤 if(𝑗 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ) = X𝑗 ∈ 𝑥 if(𝑗 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ))
31		eqeq1 2825	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 = 𝑖 → (𝑗 = ℎ ↔ 𝑖 = ℎ))
32	31	ifbid 4488	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 = 𝑖 → if(𝑗 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ) = if(𝑖 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ))
33	32	cbvixpv 8473	. . . . . . . 8 ⊢ X𝑗 ∈ 𝑥 if(𝑗 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ) = X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ)
34	33	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑥 → X𝑗 ∈ 𝑥 if(𝑗 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ) = X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ))
35	30, 34	eqtrd 2856	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝑥 → X𝑗 ∈ 𝑤 if(𝑗 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ) = X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ))
36	28, 29, 35	mpoeq123dv 7223	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑥 → (ℎ ∈ 𝑤, 𝑧 ∈ ℝ ↦ X𝑗 ∈ 𝑤 if(𝑗 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ)) = (ℎ ∈ 𝑥, 𝑧 ∈ ℝ ↦ X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ)))
37		eqeq2 2833	. . . . . . . . 9 ⊢ (ℎ = 𝑙 → (𝑖 = ℎ ↔ 𝑖 = 𝑙))
38	37	ifbid 4488	. . . . . . . 8 ⊢ (ℎ = 𝑙 → if(𝑖 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ) = if(𝑖 = 𝑙, (-∞(,)𝑧), ℝ))
39	38	ixpeq2dv 8471	. . . . . . 7 ⊢ (ℎ = 𝑙 → X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ) = X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = 𝑙, (-∞(,)𝑧), ℝ))
40		oveq2 7158	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (-∞(,)𝑧) = (-∞(,)𝑦))
41	40	ifeq1d 4484	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → if(𝑖 = 𝑙, (-∞(,)𝑧), ℝ) = if(𝑖 = 𝑙, (-∞(,)𝑦), ℝ))
42	41	ixpeq2dv 8471	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = 𝑙, (-∞(,)𝑧), ℝ) = X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = 𝑙, (-∞(,)𝑦), ℝ))
43	39, 42	cbvmpov 7243	. . . . . 6 ⊢ (ℎ ∈ 𝑥, 𝑧 ∈ ℝ ↦ X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ)) = (𝑙 ∈ 𝑥, 𝑦 ∈ ℝ ↦ X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = 𝑙, (-∞(,)𝑦), ℝ))
44	43	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝑤 = 𝑥 → (ℎ ∈ 𝑥, 𝑧 ∈ ℝ ↦ X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ)) = (𝑙 ∈ 𝑥, 𝑦 ∈ ℝ ↦ X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = 𝑙, (-∞(,)𝑦), ℝ)))
45	36, 44	eqtrd 2856	. . . 4 ⊢ (𝑤 = 𝑥 → (ℎ ∈ 𝑤, 𝑧 ∈ ℝ ↦ X𝑗 ∈ 𝑤 if(𝑗 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ)) = (𝑙 ∈ 𝑥, 𝑦 ∈ ℝ ↦ X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = 𝑙, (-∞(,)𝑦), ℝ)))
46	45	cbvmptv 5161	. . 3 ⊢ (𝑤 ∈ Fin ↦ (ℎ ∈ 𝑤, 𝑧 ∈ ℝ ↦ X𝑗 ∈ 𝑤 if(𝑗 = ℎ, (-∞(,)𝑧), ℝ))) = (𝑥 ∈ Fin ↦ (𝑙 ∈ 𝑥, 𝑦 ∈ ℝ ↦ X𝑖 ∈ 𝑥 if(𝑖 = 𝑙, (-∞(,)𝑦), ℝ)))
47	21, 23, 17, 25, 27, 46	hoimbllem 42906	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑋 = ∅) → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) ∈ 𝑆)
48	20, 47	pm2.61dan 811	1 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,)(𝐵‘𝑖)) ∈ 𝑆)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1533   ∈ wcel 2110   ≠ wne 3016  Vcvv 3494  ∅c0 4290  ifcif 4466  {csn 4560   ↦ cmpt 5138  dom cdm 5549  ⟶wf 6345  ‘cfv 6349  (class class class)co 7150   ∈ cmpo 7152   ↑_m cmap 8400  Xcixp 8455  Fincfn 8503  ℝcr 10530  -∞cmnf 10667  (,)cioo 12732  [,)cico 12734  volncvoln 42814

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2173  ax-ext 2793  ax-rep 5182  ax-sep 5195  ax-nul 5202  ax-pow 5258  ax-pr 5321  ax-un 7455  ax-inf2 9098  ax-cc 9851  ax-ac2 9879  ax-cnex 10587  ax-resscn 10588  ax-1cn 10589  ax-icn 10590  ax-addcl 10591  ax-addrcl 10592  ax-mulcl 10593  ax-mulrcl 10594  ax-mulcom 10595  ax-addass 10596  ax-mulass 10597  ax-distr 10598  ax-i2m1 10599  ax-1ne0 10600  ax-1rid 10601  ax-rnegex 10602  ax-rrecex 10603  ax-cnre 10604  ax-pre-lttri 10605  ax-pre-lttrn 10606  ax-pre-ltadd 10607  ax-pre-mulgt0 10608  ax-pre-sup 10609  ax-addf 10610  ax-mulf 10611

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3772  df-csb 3883  df-dif 3938  df-un 3940  df-in 3942  df-ss 3951  df-pss 3953  df-nul 4291  df-if 4467  df-pw 4540  df-sn 4561  df-pr 4563  df-tp 4565  df-op 4567  df-uni 4832  df-int 4869  df-iun 4913  df-iin 4914  df-disj 5024  df-br 5059  df-opab 5121  df-mpt 5139  df-tr 5165  df-id 5454  df-eprel 5459  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5508  df-se 5509  df-we 5510  df-xp 5555  df-rel 5556  df-cnv 5557  df-co 5558  df-dm 5559  df-rn 5560  df-res 5561  df-ima 5562  df-pred 6142  df-ord 6188  df-on 6189  df-lim 6190  df-suc 6191  df-iota 6308  df-fun 6351  df-fn 6352  df-f 6353  df-f1 6354  df-fo 6355  df-f1o 6356  df-fv 6357  df-isom 6358  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-of 7403  df-om 7575  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-tpos 7886  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-1o 8096  df-2o 8097  df-oadd 8100  df-omul 8101  df-er 8283  df-map 8402  df-pm 8403  df-ixp 8456  df-en 8504  df-dom 8505  df-sdom 8506  df-fin 8507  df-fi 8869  df-sup 8900  df-inf 8901  df-oi 8968  df-dju 9324  df-card 9362  df-acn 9365  df-ac 9536  df-pnf 10671  df-mnf 10672  df-xr 10673  df-ltxr 10674  df-le 10675  df-sub 10866  df-neg 10867  df-div 11292  df-nn 11633  df-2 11694  df-3 11695  df-4 11696  df-5 11697  df-6 11698  df-7 11699  df-8 11700  df-9 11701  df-n0 11892  df-z 11976  df-dec 12093  df-uz 12238  df-q 12343  df-rp 12384  df-xneg 12501  df-xadd 12502  df-xmul 12503  df-ioo 12736  df-ico 12738  df-icc 12739  df-fz 12887  df-fzo 13028  df-fl 13156  df-seq 13364  df-exp 13424  df-hash 13685  df-cj 14452  df-re 14453  df-im 14454  df-sqrt 14588  df-abs 14589  df-clim 14839  df-rlim 14840  df-sum 15037  df-prod 15254  df-struct 16479  df-ndx 16480  df-slot 16481  df-base 16483  df-sets 16484  df-ress 16485  df-plusg 16572  df-mulr 16573  df-starv 16574  df-tset 16578  df-ple 16579  df-ds 16581  df-unif 16582  df-rest 16690  df-0g 16709  df-topgen 16711  df-mgm 17846  df-sgrp 17895  df-mnd 17906  df-grp 18100  df-minusg 18101  df-subg 18270  df-cmn 18902  df-abl 18903  df-mgp 19234  df-ur 19246  df-ring 19293  df-cring 19294  df-oppr 19367  df-dvdsr 19385  df-unit 19386  df-invr 19416  df-dvr 19427  df-drng 19498  df-psmet 20531  df-xmet 20532  df-met 20533  df-bl 20534  df-mopn 20535  df-cnfld 20540  df-top 21496  df-topon 21513  df-bases 21548  df-cmp 21989  df-ovol 24059  df-vol 24060  df-salg 42588  df-sumge0 42639  df-mea 42726  df-ome 42766  df-caragen 42768  df-ovoln 42813  df-voln 42815

This theorem is referenced by:  opnvonmbllem2  42909  hoimbl2  42941  vonhoi  42943  vonioolem1  42956  vonioolem2  42957  vonicclem1  42959  vonicclem2  42960