Theorem hoidifhspdmvle 47074

Description: The dimensional volume of the difference of a half-open interval and a half-space is less than or equal to the dimensional volume of the whole half-open interval. Used in Lemma 115F of [Fremlin1] p. 31 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 24-Dec-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
hoidifhspdmvle.l	⊢ 𝐿 = (𝑥 ∈ Fin ↦ (𝑎 ∈ (ℝ ↑m 𝑥), 𝑏 ∈ (ℝ ↑m 𝑥) ↦ if(𝑥 = ∅, 0, ∏𝑘 ∈ 𝑥 (vol‘((𝑎‘𝑘)[,)(𝑏‘𝑘))))))
hoidifhspdmvle.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
hoidifhspdmvle.a	⊢ (𝜑 → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
hoidifhspdmvle.b	⊢ (𝜑 → 𝐵:𝑋⟶ℝ)
hoidifhspdmvle.k	⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ 𝑋)
hoidifhspdmvle.d	⊢ 𝐷 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑m 𝑋) ↦ (ℎ ∈ 𝑋 ↦ if(ℎ = 𝐾, if(𝑥 ≤ (𝑐‘ℎ), (𝑐‘ℎ), 𝑥), (𝑐‘ℎ)))))
hoidifhspdmvle.y	⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ ℝ)

Assertion

Ref	Expression
hoidifhspdmvle	⊢ (𝜑 → (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)(𝐿‘𝑋)𝐵) ≤ (𝐴(𝐿‘𝑋)𝐵))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑎,𝑏,𝑘   𝐴,𝑐,ℎ,𝑘   𝐵,𝑎,𝑏,𝑘   𝐷,𝑎,𝑏,𝑘   𝐾,𝑐,ℎ,𝑥   𝑋,𝑎,𝑏,𝑘,𝑥   𝑋,𝑐,ℎ   𝑌,𝑎,𝑏,𝑘,𝑥   𝑌,𝑐,ℎ   𝜑,𝑎,𝑏,𝑘,𝑥   𝜑,𝑐,ℎ

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥)   𝐵(𝑥,ℎ,𝑐)   𝐷(𝑥,ℎ,𝑐)   𝐾(𝑘,𝑎,𝑏)   𝐿(𝑥,ℎ,𝑘,𝑎,𝑏,𝑐)

Proof of Theorem hoidifhspdmvle

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nfv 1916	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
2		hoidifhspdmvle.x	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
3		hoidifhspdmvle.d	. . . . . 6 ⊢ 𝐷 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑m 𝑋) ↦ (ℎ ∈ 𝑋 ↦ if(ℎ = 𝐾, if(𝑥 ≤ (𝑐‘ℎ), (𝑐‘ℎ), 𝑥), (𝑐‘ℎ)))))
4		hoidifhspdmvle.y	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ ℝ)
5		hoidifhspdmvle.a	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
6	3, 4, 2, 5	hoidifhspf 47072	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐷‘𝑌)‘𝐴):𝑋⟶ℝ)
7	6	ffvelcdmda 7034	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘) ∈ ℝ)
8		hoidifhspdmvle.b	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵:𝑋⟶ℝ)
9	8	ffvelcdmda 7034	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ)
10		volicore 47035	. . . 4 ⊢ (((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ) → (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ∈ ℝ)
11	7, 9, 10	syl2anc 585	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ∈ ℝ)
12	9	rexrd 11192	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ*)
13		icombl 25547	. . . . 5 ⊢ (((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ*) → ((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol)
14	7, 12, 13	syl2anc 585	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → ((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol)
15		volge0 46415	. . . 4 ⊢ (((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol → 0 ≤ (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))))
16	14, 15	syl 17	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 0 ≤ (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))))
17	5	ffvelcdmda 7034	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℝ)
18		volicore 47035	. . . 4 ⊢ (((𝐴‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ) → (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ∈ ℝ)
19	17, 9, 18	syl2anc 585	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ∈ ℝ)
20		icombl 25547	. . . . 5 ⊢ (((𝐴‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ*) → ((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol)
21	17, 12, 20	syl2anc 585	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → ((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol)
22	17	rexrd 11192	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℝ*)
23	4	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝑌 ∈ ℝ)
24	23	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ 𝑘 = 𝐾) → 𝑌 ∈ ℝ)
25	17	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ 𝑘 = 𝐾) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℝ)
26		max2 13136	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑌 ∈ ℝ ∧ (𝐴‘𝑘) ∈ ℝ) → (𝐴‘𝑘) ≤ if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌))
27	24, 25, 26	syl2anc 585	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ 𝑘 = 𝐾) → (𝐴‘𝑘) ≤ if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌))
28	2	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝑋 ∈ Fin)
29	5	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
30		simpr 484	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝑘 ∈ 𝑋)
31	3, 23, 28, 29, 30	hoidifhspval3 47073	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘) = if(𝑘 = 𝐾, if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌), (𝐴‘𝑘)))
32	31	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ 𝑘 = 𝐾) → (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘) = if(𝑘 = 𝐾, if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌), (𝐴‘𝑘)))
33		iftrue 4473	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → if(𝑘 = 𝐾, if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌), (𝐴‘𝑘)) = if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌))
34	33	adantl 481	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ 𝑘 = 𝐾) → if(𝑘 = 𝐾, if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌), (𝐴‘𝑘)) = if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌))
35	32, 34	eqtr2d 2773	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ 𝑘 = 𝐾) → if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌) = (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘))
36	27, 35	breqtrd 5112	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ 𝑘 = 𝐾) → (𝐴‘𝑘) ≤ (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘))
37	17	leidd 11713	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑘) ≤ (𝐴‘𝑘))
38	37	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ ¬ 𝑘 = 𝐾) → (𝐴‘𝑘) ≤ (𝐴‘𝑘))
39	31	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ ¬ 𝑘 = 𝐾) → (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘) = if(𝑘 = 𝐾, if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌), (𝐴‘𝑘)))
40		iffalse 4476	. . . . . . . . 9 ⊢ (¬ 𝑘 = 𝐾 → if(𝑘 = 𝐾, if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌), (𝐴‘𝑘)) = (𝐴‘𝑘))
41	40	adantl 481	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ ¬ 𝑘 = 𝐾) → if(𝑘 = 𝐾, if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌), (𝐴‘𝑘)) = (𝐴‘𝑘))
42	39, 41	eqtr2d 2773	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ ¬ 𝑘 = 𝐾) → (𝐴‘𝑘) = (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘))
43	38, 42	breqtrd 5112	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ ¬ 𝑘 = 𝐾) → (𝐴‘𝑘) ≤ (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘))
44	36, 43	pm2.61dan 813	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑘) ≤ (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘))
45	9	leidd 11713	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑘) ≤ (𝐵‘𝑘))
46		icossico 13366	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴‘𝑘) ∈ ℝ* ∧ (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ*) ∧ ((𝐴‘𝑘) ≤ (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘) ∧ (𝐵‘𝑘) ≤ (𝐵‘𝑘))) → ((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ⊆ ((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)))
47	22, 12, 44, 45, 46	syl22anc 839	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → ((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ⊆ ((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)))
48		volss 25516	. . . 4 ⊢ ((((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol ∧ ((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol ∧ ((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ⊆ ((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) → (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ≤ (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))))
49	14, 21, 47, 48	syl3anc 1374	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ≤ (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))))
50	1, 2, 11, 16, 19, 49	fprodle 15958	. 2 ⊢ (𝜑 → ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ≤ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))))
51		hoidifhspdmvle.l	. . . 4 ⊢ 𝐿 = (𝑥 ∈ Fin ↦ (𝑎 ∈ (ℝ ↑m 𝑥), 𝑏 ∈ (ℝ ↑m 𝑥) ↦ if(𝑥 = ∅, 0, ∏𝑘 ∈ 𝑥 (vol‘((𝑎‘𝑘)[,)(𝑏‘𝑘))))))
52		hoidifhspdmvle.k	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ 𝑋)
53	52	ne0d 4283	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
54	51, 2, 53, 6, 8	hoidmvn0val 47038	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)(𝐿‘𝑋)𝐵) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))))
55	51, 2, 53, 5, 8	hoidmvn0val 47038	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐴(𝐿‘𝑋)𝐵) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))))
56	54, 55	breq12d 5099	. 2 ⊢ (𝜑 → ((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)(𝐿‘𝑋)𝐵) ≤ (𝐴(𝐿‘𝑋)𝐵) ↔ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ≤ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)))))
57	50, 56	mpbird 257	1 ⊢ (𝜑 → (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)(𝐿‘𝑋)𝐵) ≤ (𝐴(𝐿‘𝑋)𝐵))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   ⊆ wss 3890  ∅c0 4274  ifcif 4467   class class class wbr 5086   ↦ cmpt 5167  dom cdm 5628  ⟶wf 6492  ‘cfv 6496  (class class class)co 7364   ∈ cmpo 7366   ↑_m cmap 8770  Fincfn 8890  ℝcr 11034  0cc0 11035  ℝ^*cxr 11175   ≤ cle 11177  [,)cico 13297  ∏cprod 15865  volcvol 25446

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5213  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5306  ax-pr 5374  ax-un 7686  ax-inf2 9559  ax-cnex 11091  ax-resscn 11092  ax-1cn 11093  ax-icn 11094  ax-addcl 11095  ax-addrcl 11096  ax-mulcl 11097  ax-mulrcl 11098  ax-mulcom 11099  ax-addass 11100  ax-mulass 11101  ax-distr 11102  ax-i2m1 11103  ax-1ne0 11104  ax-1rid 11105  ax-rnegex 11106  ax-rrecex 11107  ax-cnre 11108  ax-pre-lttri 11109  ax-pre-lttrn 11110  ax-pre-ltadd 11111  ax-pre-mulgt0 11112  ax-pre-sup 11113

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5523  df-eprel 5528  df-po 5536  df-so 5537  df-fr 5581  df-se 5582  df-we 5583  df-xp 5634  df-rel 5635  df-cnv 5636  df-co 5637  df-dm 5638  df-rn 5639  df-res 5640  df-ima 5641  df-pred 6263  df-ord 6324  df-on 6325  df-lim 6326  df-suc 6327  df-iota 6452  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-isom 6505  df-riota 7321  df-ov 7367  df-oprab 7368  df-mpo 7369  df-of 7628  df-om 7815  df-1st 7939  df-2nd 7940  df-frecs 8228  df-wrecs 8259  df-recs 8308  df-rdg 8346  df-1o 8402  df-2o 8403  df-er 8640  df-map 8772  df-pm 8773  df-en 8891  df-dom 8892  df-sdom 8893  df-fin 8894  df-fi 9321  df-sup 9352  df-inf 9353  df-oi 9422  df-dju 9822  df-card 9860  df-pnf 11178  df-mnf 11179  df-xr 11180  df-ltxr 11181  df-le 11182  df-sub 11376  df-neg 11377  df-div 11805  df-nn 12172  df-2 12241  df-3 12242  df-n0 12435  df-z 12522  df-uz 12786  df-q 12896  df-rp 12940  df-xneg 13060  df-xadd 13061  df-xmul 13062  df-ioo 13299  df-ico 13301  df-icc 13302  df-fz 13459  df-fzo 13606  df-fl 13748  df-seq 13961  df-exp 14021  df-hash 14290  df-cj 15058  df-re 15059  df-im 15060  df-sqrt 15194  df-abs 15195  df-clim 15447  df-rlim 15448  df-sum 15646  df-prod 15866  df-rest 17382  df-topgen 17403  df-psmet 21342  df-xmet 21343  df-met 21344  df-bl 21345  df-mopn 21346  df-top 22875  df-topon 22892  df-bases 22927  df-cmp 23368  df-ovol 25447  df-vol 25448

This theorem is referenced by:  hspmbllem2  47081