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

Theorem ovnlerp 40083
Description: The Lebesgue outer measure of a subset of multidimensional real numbers can always be approximated by the total outer measure of a cover of half-open (multidimensional) intervals. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Oct-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
ovnlerp.x (𝜑𝑋 ∈ Fin)
ovnlerp.n0 (𝜑𝑋 ≠ ∅)
ovnlerp.a (𝜑𝐴 ⊆ (ℝ ↑𝑚 𝑋))
ovnlerp.e (𝜑𝐸 ∈ ℝ+)
ovnlerp.m 𝑀 = {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}
Assertion
Ref Expression
ovnlerp (𝜑 → ∃𝑧𝑀 𝑧 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑖,𝑧   𝑧,𝐸   𝑖,𝑋,𝑗,𝑘,𝑧   𝜑,𝑖,𝑗,𝑘,𝑧
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑗,𝑘)   𝐸(𝑖,𝑗,𝑘)   𝑀(𝑧,𝑖,𝑗,𝑘)

Proof of Theorem ovnlerp
Dummy variables 𝑤 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1840 . . . 4 𝑥𝜑
2 ovnlerp.m . . . . . 6 𝑀 = {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}
3 ssrab2 3666 . . . . . 6 {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))} ⊆ ℝ*
42, 3eqsstri 3614 . . . . 5 𝑀 ⊆ ℝ*
54a1i 11 . . . 4 (𝜑𝑀 ⊆ ℝ*)
6 ovnlerp.x . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ Fin)
7 ovnlerp.a . . . . . 6 (𝜑𝐴 ⊆ (ℝ ↑𝑚 𝑋))
86, 7, 2ovnpnfelsup 40080 . . . . 5 (𝜑 → +∞ ∈ 𝑀)
9 ne0i 3897 . . . . 5 (+∞ ∈ 𝑀𝑀 ≠ ∅)
108, 9syl 17 . . . 4 (𝜑𝑀 ≠ ∅)
11 0red 9985 . . . . 5 (𝜑 → 0 ∈ ℝ)
126, 7, 2ovnsupge0 40078 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ⊆ (0[,]+∞))
13 0xr 10030 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℝ*
1413a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑀 ⊆ (0[,]+∞) ∧ 𝑦𝑀) → 0 ∈ ℝ*)
15 pnfxr 10036 . . . . . . . . 9 +∞ ∈ ℝ*
1615a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝑀 ⊆ (0[,]+∞) ∧ 𝑦𝑀) → +∞ ∈ ℝ*)
17 ssel2 3578 . . . . . . . 8 ((𝑀 ⊆ (0[,]+∞) ∧ 𝑦𝑀) → 𝑦 ∈ (0[,]+∞))
18 iccgelb 12172 . . . . . . . 8 ((0 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*𝑦 ∈ (0[,]+∞)) → 0 ≤ 𝑦)
1914, 16, 17, 18syl3anc 1323 . . . . . . 7 ((𝑀 ⊆ (0[,]+∞) ∧ 𝑦𝑀) → 0 ≤ 𝑦)
2019ralrimiva 2960 . . . . . 6 (𝑀 ⊆ (0[,]+∞) → ∀𝑦𝑀 0 ≤ 𝑦)
2112, 20syl 17 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑦𝑀 0 ≤ 𝑦)
22 breq1 4616 . . . . . . 7 (𝑥 = 0 → (𝑥𝑦 ↔ 0 ≤ 𝑦))
2322ralbidv 2980 . . . . . 6 (𝑥 = 0 → (∀𝑦𝑀 𝑥𝑦 ↔ ∀𝑦𝑀 0 ≤ 𝑦))
2423rspcev 3295 . . . . 5 ((0 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦𝑀 0 ≤ 𝑦) → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝑀 𝑥𝑦)
2511, 21, 24syl2anc 692 . . . 4 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑦𝑀 𝑥𝑦)
26 ovnlerp.e . . . 4 (𝜑𝐸 ∈ ℝ+)
271, 5, 10, 25, 26infrpge 39031 . . 3 (𝜑 → ∃𝑤𝑀 𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸))
28 nfv 1840 . . . 4 𝑤𝜑
29 simp3 1061 . . . . . 6 ((𝜑𝑤𝑀𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸)) → 𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸))
30 ovnlerp.n0 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑋 ≠ ∅)
316, 30, 7, 2ovnn0val 40072 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((voln*‘𝑋)‘𝐴) = inf(𝑀, ℝ*, < ))
3231eqcomd 2627 . . . . . . . 8 (𝜑 → inf(𝑀, ℝ*, < ) = ((voln*‘𝑋)‘𝐴))
3332oveq1d 6619 . . . . . . 7 (𝜑 → (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸) = (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
34333ad2ant1 1080 . . . . . 6 ((𝜑𝑤𝑀𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸)) → (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸) = (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
3529, 34breqtrd 4639 . . . . 5 ((𝜑𝑤𝑀𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸)) → 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
36353exp 1261 . . . 4 (𝜑 → (𝑤𝑀 → (𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸) → 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))))
3728, 36reximdai 3006 . . 3 (𝜑 → (∃𝑤𝑀 𝑤 ≤ (inf(𝑀, ℝ*, < ) +𝑒 𝐸) → ∃𝑤𝑀 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸)))
3827, 37mpd 15 . 2 (𝜑 → ∃𝑤𝑀 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
39 nfcv 2761 . . 3 𝑤𝑀
40 nfrab1 3111 . . . 4 𝑧{𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝐴 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}
412, 40nfcxfr 2759 . . 3 𝑧𝑀
42 nfv 1840 . . 3 𝑧 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸)
43 nfv 1840 . . 3 𝑤 𝑧 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸)
44 breq1 4616 . . 3 (𝑤 = 𝑧 → (𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸) ↔ 𝑧 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸)))
4539, 41, 42, 43, 44cbvrexf 3154 . 2 (∃𝑤𝑀 𝑤 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸) ↔ ∃𝑧𝑀 𝑧 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
4638, 45sylib 208 1 (𝜑 → ∃𝑧𝑀 𝑧 ≤ (((voln*‘𝑋)‘𝐴) +𝑒 𝐸))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  wral 2907  wrex 2908  {crab 2911  wss 3555  c0 3891   ciun 4485   class class class wbr 4613  cmpt 4673   × cxp 5072  ccom 5078  cfv 5847  (class class class)co 6604  𝑚 cmap 7802  Xcixp 7852  Fincfn 7899  infcinf 8291  cr 9879  0cc0 9880  +∞cpnf 10015  *cxr 10017   < clt 10018  cle 10019  cn 10964  +crp 11776   +𝑒 cxad 11888  [,)cico 12119  [,]cicc 12120  cprod 14560  volcvol 23139  Σ^csumge0 39886  voln*covoln 40057
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4731  ax-sep 4741  ax-nul 4749  ax-pow 4803  ax-pr 4867  ax-un 6902  ax-inf2 8482  ax-cnex 9936  ax-resscn 9937  ax-1cn 9938  ax-icn 9939  ax-addcl 9940  ax-addrcl 9941  ax-mulcl 9942  ax-mulrcl 9943  ax-mulcom 9944  ax-addass 9945  ax-mulass 9946  ax-distr 9947  ax-i2m1 9948  ax-1ne0 9949  ax-1rid 9950  ax-rnegex 9951  ax-rrecex 9952  ax-cnre 9953  ax-pre-lttri 9954  ax-pre-lttrn 9955  ax-pre-ltadd 9956  ax-pre-mulgt0 9957  ax-pre-sup 9958
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-fal 1486  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3418  df-csb 3515  df-dif 3558  df-un 3560  df-in 3562  df-ss 3569  df-pss 3571  df-nul 3892  df-if 4059  df-pw 4132  df-sn 4149  df-pr 4151  df-tp 4153  df-op 4155  df-uni 4403  df-int 4441  df-iun 4487  df-br 4614  df-opab 4674  df-mpt 4675  df-tr 4713  df-eprel 4985  df-id 4989  df-po 4995  df-so 4996  df-fr 5033  df-se 5034  df-we 5035  df-xp 5080  df-rel 5081  df-cnv 5082  df-co 5083  df-dm 5084  df-rn 5085  df-res 5086  df-ima 5087  df-pred 5639  df-ord 5685  df-on 5686  df-lim 5687  df-suc 5688  df-iota 5810  df-fun 5849  df-fn 5850  df-f 5851  df-f1 5852  df-fo 5853  df-f1o 5854  df-fv 5855  df-isom 5856  df-riota 6565  df-ov 6607  df-oprab 6608  df-mpt2 6609  df-of 6850  df-om 7013  df-1st 7113  df-2nd 7114  df-wrecs 7352  df-recs 7413  df-rdg 7451  df-1o 7505  df-2o 7506  df-oadd 7509  df-er 7687  df-map 7804  df-pm 7805  df-ixp 7853  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-fin 7903  df-fi 8261  df-sup 8292  df-inf 8293  df-oi 8359  df-card 8709  df-cda 8934  df-pnf 10020  df-mnf 10021  df-xr 10022  df-ltxr 10023  df-le 10024  df-sub 10212  df-neg 10213  df-div 10629  df-nn 10965  df-2 11023  df-3 11024  df-n0 11237  df-z 11322  df-uz 11632  df-q 11733  df-rp 11777  df-xneg 11890  df-xadd 11891  df-xmul 11892  df-ioo 12121  df-ico 12123  df-icc 12124  df-fz 12269  df-fzo 12407  df-fl 12533  df-seq 12742  df-exp 12801  df-hash 13058  df-cj 13773  df-re 13774  df-im 13775  df-sqrt 13909  df-abs 13910  df-clim 14153  df-rlim 14154  df-sum 14351  df-prod 14561  df-rest 16004  df-topgen 16025  df-psmet 19657  df-xmet 19658  df-met 19659  df-bl 19660  df-mopn 19661  df-top 20621  df-bases 20622  df-topon 20623  df-cmp 21100  df-ovol 23140  df-vol 23141  df-sumge0 39887  df-ovoln 40058
This theorem is referenced by:  ovncvrrp  40085
  Copyright terms: Public domain W3C validator