Theorem hoidifhspdmvle 46629

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 1914	. . 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 46627	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐷‘𝑌)‘𝐴):𝑋⟶ℝ)
7	6	ffvelcdmda 7079	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘) ∈ ℝ)
8		hoidifhspdmvle.b	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵:𝑋⟶ℝ)
9	8	ffvelcdmda 7079	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ)
10		volicore 46590	. . . 4 ⊢ (((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ) → (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ∈ ℝ)
11	7, 9, 10	syl2anc 584	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ∈ ℝ)
12	9	rexrd 11290	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ*)
13		icombl 25522	. . . . 5 ⊢ (((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ*) → ((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol)
14	7, 12, 13	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → ((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol)
15		volge0 45970	. . . 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 7079	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℝ)
18		volicore 46590	. . . 4 ⊢ (((𝐴‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ) → (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ∈ ℝ)
19	17, 9, 18	syl2anc 584	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ∈ ℝ)
20		icombl 25522	. . . . 5 ⊢ (((𝐴‘𝑘) ∈ ℝ ∧ (𝐵‘𝑘) ∈ ℝ*) → ((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol)
21	17, 12, 20	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → ((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ∈ dom vol)
22	17	rexrd 11290	. . . . 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 13208	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑌 ∈ ℝ ∧ (𝐴‘𝑘) ∈ ℝ) → (𝐴‘𝑘) ≤ if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌))
27	24, 25, 26	syl2anc 584	. . . . . . 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 46628	. . . . . . . . 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 4511	. . . . . . . . 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 2772	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ 𝑘 = 𝐾) → if(𝑌 ≤ (𝐴‘𝑘), (𝐴‘𝑘), 𝑌) = (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘))
36	27, 35	breqtrd 5150	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ 𝑘 = 𝐾) → (𝐴‘𝑘) ≤ (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘))
37	17	leidd 11808	. . . . . . . 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 4514	. . . . . . . . 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 2772	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ ¬ 𝑘 = 𝐾) → (𝐴‘𝑘) = (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘))
43	38, 42	breqtrd 5150	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ∧ ¬ 𝑘 = 𝐾) → (𝐴‘𝑘) ≤ (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘))
44	36, 43	pm2.61dan 812	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑘) ≤ (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘))
45	9	leidd 11808	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑘) ≤ (𝐵‘𝑘))
46		icossico 13438	. . . . 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 838	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → ((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)) ⊆ ((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘)))
48		volss 25491	. . . 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 1373	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))) ≤ (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))))
50	1, 2, 11, 16, 19, 49	fprodle 16017	. 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 4322	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
54	51, 2, 53, 6, 8	hoidmvn0val 46593	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((𝐷‘𝑌)‘𝐴)(𝐿‘𝑋)𝐵) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘((((𝐷‘𝑌)‘𝐴)‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))))
55	51, 2, 53, 5, 8	hoidmvn0val 46593	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐴(𝐿‘𝑋)𝐵) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘((𝐴‘𝑘)[,)(𝐵‘𝑘))))
56	54, 55	breq12d 5137	. 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 1540   ∈ wcel 2109   ⊆ wss 3931  ∅c0 4313  ifcif 4505   class class class wbr 5124   ↦ cmpt 5206  dom cdm 5659  ⟶wf 6532  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410   ∈ cmpo 7412   ↑_m cmap 8845  Fincfn 8964  ℝcr 11133  0cc0 11134  ℝ^*cxr 11273   ≤ cle 11275  [,)cico 13369  ∏cprod 15924  volcvol 25421

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2708  ax-rep 5254  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-inf2 9660  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211  ax-pre-sup 11212

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4889  df-int 4928  df-iun 4974  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7676  df-om 7867  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-2o 8486  df-er 8724  df-map 8847  df-pm 8848  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-fi 9428  df-sup 9459  df-inf 9460  df-oi 9529  df-dju 9920  df-card 9958  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-div 11900  df-nn 12246  df-2 12308  df-3 12309  df-n0 12507  df-z 12594  df-uz 12858  df-q 12970  df-rp 13014  df-xneg 13133  df-xadd 13134  df-xmul 13135  df-ioo 13371  df-ico 13373  df-icc 13374  df-fz 13530  df-fzo 13677  df-fl 13814  df-seq 14025  df-exp 14085  df-hash 14354  df-cj 15123  df-re 15124  df-im 15125  df-sqrt 15259  df-abs 15260  df-clim 15509  df-rlim 15510  df-sum 15708  df-prod 15925  df-rest 17441  df-topgen 17462  df-psmet 21312  df-xmet 21313  df-met 21314  df-bl 21315  df-mopn 21316  df-top 22837  df-topon 22854  df-bases 22889  df-cmp 23330  df-ovol 25422  df-vol 25423

This theorem is referenced by:  hspmbllem2  46636