Theorem iccvonmbllem 46707

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 480	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑋 ∈ Fin)
5	4	mptexd 7216	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))) ∈ V)
6	2, 5	fvmpt2d 6999	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐶‘𝑛) = (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))))
7		iccvonmbllem.a	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
8	7	ffvelcdmda 7074	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑖) ∈ ℝ)
9	8	adantlr 715	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑖) ∈ ℝ)
10		nnrecre 12282	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
11	10	ad2antlr 727	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
12	9, 11	resubcld 11665	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
13	6, 12	fvmpt2d 6999	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐶‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛)))
14	13	an32s 652	. . . . . . . 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 7216	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))) ∈ V)
18	16, 17	fvmpt2d 6999	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐷‘𝑛) = (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))))
19		iccvonmbllem.b	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐵:𝑋⟶ℝ)
20	19	ffvelcdmda 7074	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑖) ∈ ℝ)
21	20	adantlr 715	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑖) ∈ ℝ)
22	21, 11	readdcld 11264	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
23	18, 22	fvmpt2d 6999	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐷‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)))
24	23	an32s 652	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐷‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)))
25	14, 24	oveq12d 7423	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = (((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))(,)((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))))
26	25	iineq2dv 4993	. . . . . 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 45571	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))(,)((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))) = ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
28	26, 27	eqtrd 2770	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
29	28	ixpeq2dva 8926	. . . 4 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
30	29	eqcomd 2741	. . 3 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)))
31		eqidd 2736	. . 3 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
32		nnn0 45405	. . . . 5 ⊢ ℕ ≠ ∅
33	32	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℕ ≠ ∅)
34		ixpiin 8938	. . . 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 17	. . 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 2778	. 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 46641	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
39		nnct 13999	. . . 4 ⊢ ℕ ≼ ω
40	39	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → ℕ ≼ ω)
41	12	fmpttd 7105	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ)
42		ressxr 11279	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℝ*
43	42	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ℝ ⊆ ℝ*)
44	41, 43	fssd 6723	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*)
45	6	feq1d 6690	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐶‘𝑛):𝑋⟶ℝ* ↔ (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*))
46	44, 45	mpbird 257	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐶‘𝑛):𝑋⟶ℝ*)
47	22	fmpttd 7105	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ)
48	47, 43	fssd 6723	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*)
49	18	feq1d 6690	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐷‘𝑛):𝑋⟶ℝ* ↔ (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*))
50	48, 49	mpbird 257	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐷‘𝑛):𝑋⟶ℝ*)
51	4, 37, 46, 50	ioovonmbl 46706	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) ∈ 𝑆)
52	38, 40, 33, 51	saliincl 46356	. 2 ⊢ (𝜑 → ∩ 𝑛 ∈ ℕ X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) ∈ 𝑆)
53	36, 52	eqeltrd 2834	1 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) ∈ 𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2932  Vcvv 3459   ⊆ wss 3926  ∅c0 4308  ∩ ciin 4968   class class class wbr 5119   ↦ cmpt 5201  dom cdm 5654  ⟶wf 6527  ‘cfv 6531  (class class class)co 7405  ωcom 7861  Xcixp 8911   ≼ cdom 8957  Fincfn 8959  ℝcr 11128  1c1 11130   + caddc 11132  ℝ^*cxr 11268   − cmin 11466   / cdiv 11894  ℕcn 12240  (,)cioo 13362  [,]cicc 13365  volncvoln 46567

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 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-rep 5249  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7729  ax-inf2 9655  ax-cc 10449  ax-ac2 10477  ax-cnex 11185  ax-resscn 11186  ax-1cn 11187  ax-icn 11188  ax-addcl 11189  ax-addrcl 11190  ax-mulcl 11191  ax-mulrcl 11192  ax-mulcom 11193  ax-addass 11194  ax-mulass 11195  ax-distr 11196  ax-i2m1 11197  ax-1ne0 11198  ax-1rid 11199  ax-rnegex 11200  ax-rrecex 11201  ax-cnre 11202  ax-pre-lttri 11203  ax-pre-lttrn 11204  ax-pre-ltadd 11205  ax-pre-mulgt0 11206  ax-pre-sup 11207  ax-addf 11208  ax-mulf 11209

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 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3359  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-tp 4606  df-op 4608  df-uni 4884  df-int 4923  df-iun 4969  df-iin 4970  df-disj 5087  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-se 5607  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6484  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-isom 6540  df-riota 7362  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-of 7671  df-om 7862  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-supp 8160  df-tpos 8225  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-1o 8480  df-2o 8481  df-oadd 8484  df-omul 8485  df-er 8719  df-map 8842  df-pm 8843  df-ixp 8912  df-en 8960  df-dom 8961  df-sdom 8962  df-fin 8963  df-fsupp 9374  df-fi 9423  df-sup 9454  df-inf 9455  df-oi 9524  df-dju 9915  df-card 9953  df-acn 9956  df-ac 10130  df-pnf 11271  df-mnf 11272  df-xr 11273  df-ltxr 11274  df-le 11275  df-sub 11468  df-neg 11469  df-div 11895  df-nn 12241  df-2 12303  df-3 12304  df-4 12305  df-5 12306  df-6 12307  df-7 12308  df-8 12309  df-9 12310  df-n0 12502  df-z 12589  df-dec 12709  df-uz 12853  df-q 12965  df-rp 13009  df-xneg 13128  df-xadd 13129  df-xmul 13130  df-ioo 13366  df-ico 13368  df-icc 13369  df-fz 13525  df-fzo 13672  df-fl 13809  df-seq 14020  df-exp 14080  df-hash 14349  df-cj 15118  df-re 15119  df-im 15120  df-sqrt 15254  df-abs 15255  df-clim 15504  df-rlim 15505  df-sum 15703  df-prod 15920  df-struct 17166  df-sets 17183  df-slot 17201  df-ndx 17213  df-base 17229  df-ress 17252  df-plusg 17284  df-mulr 17285  df-starv 17286  df-sca 17287  df-vsca 17288  df-ip 17289  df-tset 17290  df-ple 17291  df-ds 17293  df-unif 17294  df-hom 17295  df-cco 17296  df-rest 17436  df-topn 17437  df-0g 17455  df-gsum 17456  df-topgen 17457  df-prds 17461  df-pws 17463  df-mgm 18618  df-sgrp 18697  df-mnd 18713  df-mhm 18761  df-submnd 18762  df-grp 18919  df-minusg 18920  df-sbg 18921  df-subg 19106  df-ghm 19196  df-cntz 19300  df-cmn 19763  df-abl 19764  df-mgp 20101  df-rng 20113  df-ur 20142  df-ring 20195  df-cring 20196  df-oppr 20297  df-dvdsr 20317  df-unit 20318  df-invr 20348  df-dvr 20361  df-rhm 20432  df-subrng 20506  df-subrg 20530  df-drng 20691  df-field 20692  df-abv 20769  df-staf 20799  df-srng 20800  df-lmod 20819  df-lss 20889  df-lmhm 20980  df-lvec 21061  df-sra 21131  df-rgmod 21132  df-psmet 21307  df-xmet 21308  df-met 21309  df-bl 21310  df-mopn 21311  df-cnfld 21316  df-refld 21565  df-phl 21586  df-dsmm 21692  df-frlm 21707  df-top 22832  df-topon 22849  df-topsp 22871  df-bases 22884  df-cmp 23325  df-xms 24259  df-ms 24260  df-nm 24521  df-ngp 24522  df-tng 24523  df-nrg 24524  df-nlm 24525  df-clm 25014  df-cph 25120  df-tcph 25121  df-rrx 25337  df-ovol 25417  df-vol 25418  df-salg 46338  df-sumge0 46392  df-mea 46479  df-ome 46519  df-caragen 46521  df-ovoln 46566  df-voln 46568

This theorem is referenced by:  iccvonmbl  46708