Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ovnf Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ovnf 43133
 Description: The Lebesgue outer measure is a function that maps sets to nonnegative extended reals. This is step (a)(i) of the proof of Proposition 115D (a) of [Fremlin1] p. 30. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Oct-2020.)
Hypothesis
Ref Expression
ovnf.1 (𝜑𝑋 ∈ Fin)
Assertion
Ref Expression
ovnf (𝜑 → (voln*‘𝑋):𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)⟶(0[,]+∞))

Proof of Theorem ovnf
Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑘 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 0e0iccpnf 12846 . . . . 5 0 ∈ (0[,]+∞)
21a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)) → 0 ∈ (0[,]+∞))
3 0xr 10686 . . . . . 6 0 ∈ ℝ*
43a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)) → 0 ∈ ℝ*)
5 pnfxr 10693 . . . . . 6 +∞ ∈ ℝ*
65a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)) → +∞ ∈ ℝ*)
7 ovnf.1 . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ Fin)
87adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)) → 𝑋 ∈ Fin)
9 elpwi 4531 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋) → 𝑦 ⊆ (ℝ ↑m 𝑋))
109adantl 485 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)) → 𝑦 ⊆ (ℝ ↑m 𝑋))
11 eqid 2824 . . . . . 6 {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))} = {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}
128, 10, 11ovnsupge0 43127 . . . . 5 ((𝜑𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)) → {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))} ⊆ (0[,]+∞))
138, 10, 11ovnpnfelsup 43129 . . . . . 6 ((𝜑𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)) → +∞ ∈ {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))})
1413ne0d 4284 . . . . 5 ((𝜑𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)) → {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))} ≠ ∅)
154, 6, 12, 14inficc 42102 . . . 4 ((𝜑𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)) → inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < ) ∈ (0[,]+∞))
162, 15ifcld 4495 . . 3 ((𝜑𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)) → if(𝑋 = ∅, 0, inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < )) ∈ (0[,]+∞))
17 eqid 2824 . . 3 (𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋) ↦ if(𝑋 = ∅, 0, inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < ))) = (𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋) ↦ if(𝑋 = ∅, 0, inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < )))
1816, 17fmptd 6869 . 2 (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋) ↦ if(𝑋 = ∅, 0, inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < ))):𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)⟶(0[,]+∞))
197ovnval 43111 . . 3 (𝜑 → (voln*‘𝑋) = (𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋) ↦ if(𝑋 = ∅, 0, inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < ))))
2019feq1d 6488 . 2 (𝜑 → ((voln*‘𝑋):𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)⟶(0[,]+∞) ↔ (𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑m 𝑋) ↦ if(𝑋 = ∅, 0, inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑m 𝑋) ↑m ℕ)(𝑦 𝑗 ∈ ℕ X𝑘𝑋 (([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < ))):𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)⟶(0[,]+∞)))
2118, 20mpbird 260 1 (𝜑 → (voln*‘𝑋):𝒫 (ℝ ↑m 𝑋)⟶(0[,]+∞))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1538   ∈ wcel 2115  ∃wrex 3134  {crab 3137   ⊆ wss 3919  ∅c0 4276  ifcif 4450  𝒫 cpw 4522  ∪ ciun 4905   ↦ cmpt 5132   × cxp 5540   ∘ ccom 5546  ⟶wf 6339  ‘cfv 6343  (class class class)co 7149   ↑m cmap 8402  Xcixp 8457  Fincfn 8505  infcinf 8902  ℝcr 10534  0cc0 10535  +∞cpnf 10670  ℝ*cxr 10672   < clt 10673  ℕcn 11634  [,)cico 12737  [,]cicc 12738  ∏cprod 15259  volcvol 24074  Σ^csumge0 42932  voln*covoln 43106 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5176  ax-sep 5189  ax-nul 5196  ax-pow 5253  ax-pr 5317  ax-un 7455  ax-inf2 9101  ax-cnex 10591  ax-resscn 10592  ax-1cn 10593  ax-icn 10594  ax-addcl 10595  ax-addrcl 10596  ax-mulcl 10597  ax-mulrcl 10598  ax-mulcom 10599  ax-addass 10600  ax-mulass 10601  ax-distr 10602  ax-i2m1 10603  ax-1ne0 10604  ax-1rid 10605  ax-rnegex 10606  ax-rrecex 10607  ax-cnre 10608  ax-pre-lttri 10609  ax-pre-lttrn 10610  ax-pre-ltadd 10611  ax-pre-mulgt0 10612  ax-pre-sup 10613 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3015  df-nel 3119  df-ral 3138  df-rex 3139  df-reu 3140  df-rmo 3141  df-rab 3142  df-v 3482  df-sbc 3759  df-csb 3867  df-dif 3922  df-un 3924  df-in 3926  df-ss 3936  df-pss 3938  df-nul 4277  df-if 4451  df-pw 4524  df-sn 4551  df-pr 4553  df-tp 4555  df-op 4557  df-uni 4825  df-int 4863  df-iun 4907  df-br 5053  df-opab 5115  df-mpt 5133  df-tr 5159  df-id 5447  df-eprel 5452  df-po 5461  df-so 5462  df-fr 5501  df-se 5502  df-we 5503  df-xp 5548  df-rel 5549  df-cnv 5550  df-co 5551  df-dm 5552  df-rn 5553  df-res 5554  df-ima 5555  df-pred 6135  df-ord 6181  df-on 6182  df-lim 6183  df-suc 6184  df-iota 6302  df-fun 6345  df-fn 6346  df-f 6347  df-f1 6348  df-fo 6349  df-f1o 6350  df-fv 6351  df-isom 6352  df-riota 7107  df-ov 7152  df-oprab 7153  df-mpo 7154  df-of 7403  df-om 7575  df-1st 7684  df-2nd 7685  df-wrecs 7943  df-recs 8004  df-rdg 8042  df-1o 8098  df-2o 8099  df-oadd 8102  df-er 8285  df-map 8404  df-pm 8405  df-ixp 8458  df-en 8506  df-dom 8507  df-sdom 8508  df-fin 8509  df-fi 8872  df-sup 8903  df-inf 8904  df-oi 8971  df-dju 9327  df-card 9365  df-pnf 10675  df-mnf 10676  df-xr 10677  df-ltxr 10678  df-le 10679  df-sub 10870  df-neg 10871  df-div 11296  df-nn 11635  df-2 11697  df-3 11698  df-n0 11895  df-z 11979  df-uz 12241  df-q 12346  df-rp 12387  df-xneg 12504  df-xadd 12505  df-xmul 12506  df-ioo 12739  df-ico 12741  df-icc 12742  df-fz 12895  df-fzo 13038  df-fl 13166  df-seq 13374  df-exp 13435  df-hash 13696  df-cj 14458  df-re 14459  df-im 14460  df-sqrt 14594  df-abs 14595  df-clim 14845  df-rlim 14846  df-sum 15043  df-prod 15260  df-rest 16696  df-topgen 16717  df-psmet 20090  df-xmet 20091  df-met 20092  df-bl 20093  df-mopn 20094  df-top 21506  df-topon 21523  df-bases 21558  df-cmp 21999  df-ovol 24075  df-vol 24076  df-sumge0 42933  df-ovoln 43107 This theorem is referenced by:  ovn0  43136  ovncl  43137  ovn02  43138  ovnome  43143  dmovn  43174  hspmbl  43199
 Copyright terms: Public domain W3C validator