Theorem iccvonmbllem 46066

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 7236	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))) ∈ V)
6	2, 5	fvmpt2d 7018	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐶‘𝑛) = (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))))
7		iccvonmbllem.a	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
8	7	ffvelcdmda 7094	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑖) ∈ ℝ)
9	8	adantlr 714	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑖) ∈ ℝ)
10		nnrecre 12285	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
11	10	ad2antlr 726	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
12	9, 11	resubcld 11673	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
13	6, 12	fvmpt2d 7018	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐶‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛)))
14	13	an32s 651	. . . . . . . 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 7236	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))) ∈ V)
18	16, 17	fvmpt2d 7018	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐷‘𝑛) = (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))))
19		iccvonmbllem.b	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐵:𝑋⟶ℝ)
20	19	ffvelcdmda 7094	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑖) ∈ ℝ)
21	20	adantlr 714	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑖) ∈ ℝ)
22	21, 11	readdcld 11274	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
23	18, 22	fvmpt2d 7018	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐷‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)))
24	23	an32s 651	. . . . . . . 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 5021	. . . . . 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 44927	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))(,)((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))) = ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
28	26, 27	eqtrd 2768	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
29	28	ixpeq2dva 8931	. . . 4 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
30	29	eqcomd 2734	. . 3 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)))
31		eqidd 2729	. . 3 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
32		nnn0 44760	. . . . 5 ⊢ ℕ ≠ ∅
33	32	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℕ ≠ ∅)
34		ixpiin 8943	. . . 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 2776	. 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 46000	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
39		nnct 13979	. . . 4 ⊢ ℕ ≼ ω
40	39	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → ℕ ≼ ω)
41	12	fmpttd 7125	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ)
42		ressxr 11289	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℝ*
43	42	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ℝ ⊆ ℝ*)
44	41, 43	fssd 6740	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*)
45	6	feq1d 6707	. . . . 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 7125	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ)
48	47, 43	fssd 6740	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*)
49	18	feq1d 6707	. . . . 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 46065	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) ∈ 𝑆)
52	38, 40, 33, 51	saliincl 45715	. 2 ⊢ (𝜑 → ∩ 𝑛 ∈ ℕ X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) ∈ 𝑆)
53	36, 52	eqeltrd 2829	1 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) ∈ 𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1534   ∈ wcel 2099   ≠ wne 2937  Vcvv 3471   ⊆ wss 3947  ∅c0 4323  ∩ ciin 4997   class class class wbr 5148   ↦ cmpt 5231  dom cdm 5678  ⟶wf 6544  ‘cfv 6548  (class class class)co 7420  ωcom 7870  Xcixp 8916   ≼ cdom 8962  Fincfn 8964  ℝcr 11138  1c1 11140   + caddc 11142  ℝ^*cxr 11278   − cmin 11475   / cdiv 11902  ℕcn 12243  (,)cioo 13357  [,]cicc 13360  volncvoln 45926

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2699  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7740  ax-inf2 9665  ax-cc 10459  ax-ac2 10487  ax-cnex 11195  ax-resscn 11196  ax-1cn 11197  ax-icn 11198  ax-addcl 11199  ax-addrcl 11200  ax-mulcl 11201  ax-mulrcl 11202  ax-mulcom 11203  ax-addass 11204  ax-mulass 11205  ax-distr 11206  ax-i2m1 11207  ax-1ne0 11208  ax-1rid 11209  ax-rnegex 11210  ax-rrecex 11211  ax-cnre 11212  ax-pre-lttri 11213  ax-pre-lttrn 11214  ax-pre-ltadd 11215  ax-pre-mulgt0 11216  ax-pre-sup 11217  ax-addf 11218  ax-mulf 11219

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2530  df-eu 2559  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3373  df-reu 3374  df-rab 3430  df-v 3473  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-tp 4634  df-op 4636  df-uni 4909  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-disj 5114  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-se 5634  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-pred 6305  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6500  df-fun 6550  df-fn 6551  df-f 6552  df-f1 6553  df-fo 6554  df-f1o 6555  df-fv 6556  df-isom 6557  df-riota 7376  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7685  df-om 7871  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-supp 8166  df-tpos 8232  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8392  df-rdg 8431  df-1o 8487  df-2o 8488  df-oadd 8491  df-omul 8492  df-er 8725  df-map 8847  df-pm 8848  df-ixp 8917  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-fsupp 9387  df-fi 9435  df-sup 9466  df-inf 9467  df-oi 9534  df-dju 9925  df-card 9963  df-acn 9966  df-ac 10140  df-pnf 11281  df-mnf 11282  df-xr 11283  df-ltxr 11284  df-le 11285  df-sub 11477  df-neg 11478  df-div 11903  df-nn 12244  df-2 12306  df-3 12307  df-4 12308  df-5 12309  df-6 12310  df-7 12311  df-8 12312  df-9 12313  df-n0 12504  df-z 12590  df-dec 12709  df-uz 12854  df-q 12964  df-rp 13008  df-xneg 13125  df-xadd 13126  df-xmul 13127  df-ioo 13361  df-ico 13363  df-icc 13364  df-fz 13518  df-fzo 13661  df-fl 13790  df-seq 14000  df-exp 14060  df-hash 14323  df-cj 15079  df-re 15080  df-im 15081  df-sqrt 15215  df-abs 15216  df-clim 15465  df-rlim 15466  df-sum 15666  df-prod 15883  df-struct 17116  df-sets 17133  df-slot 17151  df-ndx 17163  df-base 17181  df-ress 17210  df-plusg 17246  df-mulr 17247  df-starv 17248  df-sca 17249  df-vsca 17250  df-ip 17251  df-tset 17252  df-ple 17253  df-ds 17255  df-unif 17256  df-hom 17257  df-cco 17258  df-rest 17404  df-topn 17405  df-0g 17423  df-gsum 17424  df-topgen 17425  df-prds 17429  df-pws 17431  df-mgm 18600  df-sgrp 18679  df-mnd 18695  df-mhm 18740  df-submnd 18741  df-grp 18893  df-minusg 18894  df-sbg 18895  df-subg 19078  df-ghm 19168  df-cntz 19268  df-cmn 19737  df-abl 19738  df-mgp 20075  df-rng 20093  df-ur 20122  df-ring 20175  df-cring 20176  df-oppr 20273  df-dvdsr 20296  df-unit 20297  df-invr 20327  df-dvr 20340  df-rhm 20411  df-subrng 20483  df-subrg 20508  df-drng 20626  df-field 20627  df-abv 20697  df-staf 20725  df-srng 20726  df-lmod 20745  df-lss 20816  df-lmhm 20907  df-lvec 20988  df-sra 21058  df-rgmod 21059  df-psmet 21271  df-xmet 21272  df-met 21273  df-bl 21274  df-mopn 21275  df-cnfld 21280  df-refld 21537  df-phl 21558  df-dsmm 21666  df-frlm 21681  df-top 22809  df-topon 22826  df-topsp 22848  df-bases 22862  df-cmp 23304  df-xms 24239  df-ms 24240  df-nm 24504  df-ngp 24505  df-tng 24506  df-nrg 24507  df-nlm 24508  df-clm 25003  df-cph 25109  df-tcph 25110  df-rrx 25326  df-ovol 25406  df-vol 25407  df-salg 45697  df-sumge0 45751  df-mea 45838  df-ome 45878  df-caragen 45880  df-ovoln 45925  df-voln 45927

This theorem is referenced by:  iccvonmbl  46067