Theorem iccvonmbllem 47318

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 485	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑋 ∈ Fin)
5	4	mptexd 7223	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))) ∈ V)
6	2, 5	fvmpt2d 7004	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐶‘𝑛) = (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))))
7		iccvonmbllem.a	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐴:𝑋⟶ℝ)
8	7	ffvelcdmda 7080	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑖) ∈ ℝ)
9	8	adantlr 727	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐴‘𝑖) ∈ ℝ)
10		nnrecre 12278	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
11	10	ad2antlr 739	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (1 / 𝑛) ∈ ℝ)
12	9, 11	resubcld 11642	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
13	6, 12	fvmpt2d 7004	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐶‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛)))
14	13	an32s 664	. . . . . . . 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 7223	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))) ∈ V)
18	16, 17	fvmpt2d 7004	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐷‘𝑛) = (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))))
19		iccvonmbllem.b	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐵:𝑋⟶ℝ)
20	19	ffvelcdmda 7080	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑖) ∈ ℝ)
21	20	adantlr 727	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → (𝐵‘𝑖) ∈ ℝ)
22	21, 11	readdcld 11238	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)) ∈ ℝ)
23	18, 22	fvmpt2d 7004	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ((𝐷‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)))
24	23	an32s 664	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ((𝐷‘𝑛)‘𝑖) = ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛)))
25	14, 24	oveq12d 7429	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = (((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))(,)((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))))
26	25	iineq2dv 4986	. . . . . 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 46184	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))(,)((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))) = ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
28	26, 27	eqtrd 2804	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑋) → ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
29	28	ixpeq2dva 8910	. . . 4 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
30	29	eqcomd 2775	. . 3 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ∩ 𝑛 ∈ ℕ (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)))
31		eqidd 2770	. . 3 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) = X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)))
32		nnn0 46019	. . . . 5 ⊢ ℕ ≠ ∅
33	32	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℕ ≠ ∅)
34		ixpiin 8922	. . . 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 2812	. 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 47252	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
39		nnct 14017	. . . 4 ⊢ ℕ ≼ ω
40	39	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → ℕ ≼ ω)
41	12	fmpttd 7111	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ)
42		ressxr 11253	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ⊆ ℝ*
43	42	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ℝ ⊆ ℝ*)
44	41, 43	fssd 6724	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴‘𝑖) − (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*)
45	6	feq1d 6688	. . . . 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 7111	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ)
48	47, 43	fssd 6724	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑖 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐵‘𝑖) + (1 / 𝑛))):𝑋⟶ℝ*)
49	18	feq1d 6688	. . . . 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 47317	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) ∈ 𝑆)
52	38, 40, 33, 51	saliincl 46967	. 2 ⊢ (𝜑 → ∩ 𝑛 ∈ ℕ X𝑖 ∈ 𝑋 (((𝐶‘𝑛)‘𝑖)(,)((𝐷‘𝑛)‘𝑖)) ∈ 𝑆)
53	36, 52	eqeltrd 2869	1 ⊢ (𝜑 → X𝑖 ∈ 𝑋 ((𝐴‘𝑖)[,](𝐵‘𝑖)) ∈ 𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1567   ∈ wcel 2149   ≠ wne 2964  Vcvv 3463   ⊆ wss 3913  ∅c0 4294  ∩ ciin 4961   class class class wbr 5113   ↦ cmpt 5196  dom cdm 5662  ⟶wf 6533  ‘cfv 6537  (class class class)co 7411  ωcom 7862  Xcixp 8895   ≼ cdom 8941  Fincfn 8943  ℝcr 11099  1c1 11101   + caddc 11103  ℝ^*cxr 11242   − cmin 11441   / cdiv 11871  ℕcn 12233  (,)cioo 13372  [,]cicc 13375  volncvoln 47178

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5242  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-inf2 9610  ax-cc 10419  ax-ac2 10447  ax-cnex 11156  ax-resscn 11157  ax-1cn 11158  ax-icn 11159  ax-addcl 11160  ax-addrcl 11161  ax-mulcl 11162  ax-mulrcl 11163  ax-mulcom 11164  ax-addass 11165  ax-mulass 11166  ax-distr 11167  ax-i2m1 11168  ax-1ne0 11169  ax-1rid 11170  ax-rnegex 11171  ax-rrecex 11172  ax-cnre 11173  ax-pre-lttri 11174  ax-pre-lttrn 11175  ax-pre-ltadd 11176  ax-pre-mulgt0 11177  ax-pre-sup 11178  ax-addf 11179  ax-mulf 11180

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-tp 4599  df-op 4601  df-uni 4877  df-int 4917  df-iun 4962  df-iin 4963  df-disj 5081  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-se 5616  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-of 7675  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-supp 8157  df-tpos 8222  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-1o 8453  df-2o 8454  df-oadd 8457  df-omul 8458  df-er 8694  df-map 8826  df-pm 8827  df-ixp 8896  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-fin 8947  df-fsupp 9322  df-fi 9371  df-sup 9402  df-inf 9403  df-oi 9472  df-dju 9887  df-card 9925  df-acn 9928  df-ac 10100  df-pnf 11245  df-mnf 11246  df-xr 11247  df-ltxr 11248  df-le 11249  df-sub 11443  df-neg 11444  df-div 11872  df-nn 12234  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 12505  df-z 12592  df-dec 12712  df-uz 12863  df-q 12973  df-rp 13017  df-xneg 13137  df-xadd 13138  df-xmul 13139  df-ioo 13376  df-ico 13378  df-icc 13379  df-fz 13536  df-fzo 13683  df-fl 13825  df-seq 14038  df-exp 14098  df-hash 14367  df-cj 15150  df-re 15151  df-im 15152  df-sqrt 15286  df-abs 15287  df-clim 15539  df-rlim 15540  df-sum 15738  df-prod 15958  df-struct 17207  df-sets 17224  df-slot 17242  df-ndx 17254  df-base 17270  df-ress 17291  df-plusg 17323  df-mulr 17324  df-starv 17325  df-sca 17326  df-vsca 17327  df-ip 17328  df-tset 17329  df-ple 17330  df-ds 17332  df-unif 17333  df-hom 17334  df-cco 17335  df-rest 17475  df-topn 17476  df-0g 17494  df-gsum 17495  df-topgen 17496  df-prds 17500  df-pws 17502  df-mgm 18698  df-sgrp 18777  df-mnd 18793  df-mhm 18841  df-submnd 18842  df-grp 19003  df-minusg 19004  df-sbg 19005  df-subg 19189  df-ghm 19284  df-cntz 19387  df-cmn 19852  df-abl 19853  df-mgp 20217  df-rng 20231  df-ur 20264  df-ring 20317  df-cring 20318  df-oppr 20419  df-dvdsr 20439  df-unit 20440  df-invr 20470  df-dvr 20483  df-rhm 20554  df-subrng 20631  df-subrg 20655  df-drng 20815  df-field 20816  df-abv 20890  df-staf 20920  df-srng 20921  df-lmod 20961  df-lss 21031  df-lmhm 21121  df-lvec 21202  df-sra 21272  df-rgmod 21273  df-psmet 21483  df-xmet 21484  df-met 21485  df-bl 21486  df-mopn 21487  df-cnfld 21492  df-refld 21724  df-phl 21745  df-dsmm 21851  df-frlm 21866  df-top 23020  df-topon 23037  df-topsp 23059  df-bases 23072  df-cmp 23513  df-xms 24446  df-ms 24447  df-nm 24708  df-ngp 24709  df-tng 24710  df-nrg 24711  df-nlm 24712  df-clm 25191  df-cph 25296  df-tcph 25297  df-rrx 25513  df-ovol 25592  df-vol 25593  df-salg 46949  df-sumge0 47003  df-mea 47090  df-ome 47130  df-caragen 47132  df-ovoln 47177  df-voln 47179

This theorem is referenced by:  iccvonmbl  47319