Theorem iccvonmbllem 47687

Description: Any n-dimensional closed interval is Lebesgue measurable. This is the second statement in Proposition 115G (c) of [Fremlin1] p. 32. (Contributed by Glauco Siliprandi, 8-Apr-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
iccvonmbllem.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
iccvonmbllem.s	⊢ 𝑆 = dom (voln‘𝑋)
iccvonmbllem.a	⊢ (𝜑 → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
iccvonmbllem.b	⊢ (𝜑 → 𝐵:𝑋⟶ℝ)
iccvonmbllem.c	⊢ 𝐶 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))))
iccvonmbllem.d	⊢ 𝐷 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))))

Assertion

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

Distinct variable groups:   𝐴,𝑛   𝐵,𝑛   𝐶,𝑖   𝐷,𝑖   𝑆,𝑛   𝑖,𝑋,𝑛   𝜑,𝑖,𝑛

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑖)   𝐵(𝑖)   𝐶(𝑛)   𝐷(𝑛)   𝑆(𝑖)

Proof of Theorem iccvonmbllem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		iccvonmbllem.c	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐶 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))))
2	1	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐶 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛)))))
3		iccvonmbllem.x	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
4	3	adantr 486	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑋 ∈ Fin)
5	4	mptexd 7230	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))) ∈ V)
6	2, 5	fvmpt2d 7007	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐶‘𝑛) = (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))))
7		iccvonmbllem.a	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
8	7	ffvelcdmda 7084	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑖) ∈ ℝ)
9	8	adantlr 728	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑖) ∈ ℝ)
10		nnrecre 12380	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
11	10	ad2antlr 740	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
12	9, 11	resubcld 11744	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
13	6, 12	fvmpt2d 7007	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐶‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛)))
14	13	an32s 665	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐶‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛)))
15		iccvonmbllem.d	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐷 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))))
16	15	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐷 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)))))
17	4	mptexd 7230	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))) ∈ V)
18	16, 17	fvmpt2d 7007	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐷‘𝑛) = (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))))
19		iccvonmbllem.b	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐵:𝑋⟶ℝ)
20	19	ffvelcdmda 7084	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑖) ∈ ℝ)
21	20	adantlr 728	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑖) ∈ ℝ)
22	21, 11	readdcld 11338	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
23	18, 22	fvmpt2d 7007	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐷‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)))
24	23	an32s 665	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐷‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)))
25	14, 24	oveq12d 7438	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = (((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))(,)((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))))
26	25	iineq2dv 4977	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))(,)((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))))
27	8, 20	iooiinicc 46553	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))(,)((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))) = ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
28	26, 27	eqtrd 2796	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
29	28	ixpeq2dva 8940	. . . 4 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
30	29	eqcomd 2767	. . 3 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)))
31		eqidd 2762	. . 3 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
32		nnn0 46388	. . . . 5 ⊢ ℕ ≠ ∅
33	32	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℕ ≠ ∅)
34		ixpiin 8952	. . . 4 ⊢ (ℕ ≠ ∅ → X𝑖 ∈ 𝑋 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = ∩ 𝑛 ∈ ℕ X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)))
35	33, 34	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = ∩ 𝑛 ∈ ℕ X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)))
36	30, 31, 35	3eqtr3d 2804	. 2 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) = ∩ 𝑛 ∈ ℕ X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)))
37		iccvonmbllem.s	. . . 4 ⊢ 𝑆 = dom (voln‘𝑋)
38	3, 37	dmovnsal 47621	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
39		nnct 14124	. . . 4 ⊢ ℕ ≼ ω
40	39	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → ℕ ≼ ω)
41	12	fmpttd 7115	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ)
42		ressxr 11353	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℝ*
43	42	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ℝ ⊆ ℝ*)
44	41, 43	fssd 6727	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*)
45	6	feq1d 6691	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐶‘𝑛):𝑋⟶ℝ* ↔ (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*))
46	44, 45	mpbird 260	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐶‘𝑛):𝑋⟶ℝ*)
47	22	fmpttd 7115	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ)
48	47, 43	fssd 6727	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*)
49	18	feq1d 6691	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐷‘𝑛):𝑋⟶ℝ* ↔ (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*))
50	48, 49	mpbird 260	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐷‘𝑛):𝑋⟶ℝ*)
51	4, 37, 46, 50	ioovonmbl 47686	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) ∈ 𝑆)
52	38, 40, 33, 51	saliincl 47336	. 2 ⊢ (𝜑 → ∩ 𝑛 ∈ ℕ X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) ∈ 𝑆)
53	36, 52	eqeltrd 2861	1 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) ∈ 𝑆)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  Vcvv 3451   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279  ∩ ciin 4952   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  dom cdm 5651  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ωcom 7877  Xcixp 8925   ≼ cdom 8971  Fincfn 8973  ℝcr 11199  1c1 11201   + caddc 11203  ℝ^*cxr 11342   − cmin 11541   / cdiv 11973  ℕcn 12335  (,)cioo 13476  [,]cicc 13479  volncvoln 47547

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cc 10513  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279  ax-mulf 11280

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-disj 5071  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-tpos 8243  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-oadd 8480  df-omul 8481  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-dju 9982  df-card 10020  df-acn 10023  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-sum 15854  df-prod 16073  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-prds 17618  df-pws 17620  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-mhm 18978  df-submnd 18979  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-sbg 19149  df-subg 19333  df-ghm 19428  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-abl 19997  df-mgp 20361  df-rng 20375  df-ur 20408  df-ring 20461  df-cring 20462  df-oppr 20567  df-dvdsr 20587  df-unit 20588  df-invr 20618  df-dvr 20631  df-rhm 20702  df-subrng 20798  df-subrg 20822  df-drng 20982  df-field 20983  df-abv 21066  df-staf 21096  df-srng 21097  df-lmod 21137  df-lss 21207  df-lmhm 21297  df-lvec 21378  df-sra 21448  df-rgmod 21449  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-cnfld 21679  df-refld 21911  df-phl 21932  df-dsmm 22038  df-frlm 22053  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cmp 23705  df-xms 24639  df-ms 24640  df-nm 24901  df-ngp 24902  df-tng 24903  df-nrg 24904  df-nlm 24905  df-clm 25384  df-cph 25489  df-tcph 25490  df-rrx 25706  df-ovol 25785  df-vol 25786  df-salg 47318  df-sumge0 47372  df-mea 47459  df-ome 47499  df-caragen 47501  df-ovoln 47546  df-voln 47548

This theorem is used by:  iccvonmbl  47688