Theorem ovnf 41569

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	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0e0iccpnf 12580	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ (0[,]+∞)
2	1	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)) → 0 ∈ (0[,]+∞))
3		0xr 10410	. . . . . 6 ⊢ 0 ∈ ℝ*
4	3	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)) → 0 ∈ ℝ*)
5		pnfxr 10417	. . . . . 6 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
6	5	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)) → +∞ ∈ ℝ*)
7		ovnf.1	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
8	7	adantr 474	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)) → 𝑋 ∈ Fin)
9		elpwi 4390	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋) → 𝑦 ⊆ (ℝ ↑𝑚 𝑋))
10	9	adantl 475	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)) → 𝑦 ⊆ (ℝ ↑𝑚 𝑋))
11		eqid 2825	. . . . . 6 ⊢ {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝑦 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))} = {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝑦 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))}
12	8, 10, 11	ovnsupge0 41563	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)) → {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝑦 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))} ⊆ (0[,]+∞))
13	8, 10, 11	ovnpnfelsup 41565	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)) → +∞ ∈ {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝑦 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))})
14	13	ne0d 4153	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)) → {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝑦 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))} ≠ ∅)
15	4, 6, 12, 14	inficc 40554	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)) → inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝑦 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < ) ∈ (0[,]+∞))
16	2, 15	ifcld 4353	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)) → if(𝑋 = ∅, 0, inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝑦 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < )) ∈ (0[,]+∞))
17		eqid 2825	. . 3 ⊢ (𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋) ↦ if(𝑋 = ∅, 0, inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝑦 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < ))) = (𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋) ↦ if(𝑋 = ∅, 0, inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝑦 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < )))
18	16, 17	fmptd 6638	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋) ↦ if(𝑋 = ∅, 0, inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑖 ∈ (((ℝ × ℝ) ↑𝑚 𝑋) ↑𝑚 ℕ)(𝑦 ⊆ ∪ 𝑗 ∈ ℕ X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < ))):𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)⟶(0[,]+∞))
19	7	ovnval 41547	. . 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 X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < ))))
20	19	feq1d 6267	. 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 X𝑘 ∈ 𝑋 (([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘) ∧ 𝑧 = (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(([,) ∘ (𝑖‘𝑗))‘𝑘)))))}, ℝ*, < ))):𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)⟶(0[,]+∞)))
21	18, 20	mpbird 249	1 ⊢ (𝜑 → (voln*‘𝑋):𝒫 (ℝ ↑𝑚 𝑋)⟶(0[,]+∞))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 386   = wceq 1656   ∈ wcel 2164  ∃wrex 3118  {crab 3121   ⊆ wss 3798  ∅c0 4146  ifcif 4308  𝒫 cpw 4380  ∪ ciun 4742   ↦ cmpt 4954   × cxp 5344   ∘ ccom 5350  ⟶wf 6123  ‘cfv 6127  (class class class)co 6910   ↑_𝑚 cmap 8127  Xcixp 8181  Fincfn 8228  infcinf 8622  ℝcr 10258  0cc0 10259  +∞cpnf 10395  ℝ^*cxr 10397   < clt 10398  ℕcn 11357  [,)cico 12472  [,]cicc 12473  ∏cprod 15015  volcvol 23636  Σ^{^}csumge0 41368  voln*covoln 41542

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1894  ax-4 1908  ax-5 2009  ax-6 2075  ax-7 2112  ax-8 2166  ax-9 2173  ax-10 2192  ax-11 2207  ax-12 2220  ax-13 2389  ax-ext 2803  ax-rep 4996  ax-sep 5007  ax-nul 5015  ax-pow 5067  ax-pr 5129  ax-un 7214  ax-inf2 8822  ax-cnex 10315  ax-resscn 10316  ax-1cn 10317  ax-icn 10318  ax-addcl 10319  ax-addrcl 10320  ax-mulcl 10321  ax-mulrcl 10322  ax-mulcom 10323  ax-addass 10324  ax-mulass 10325  ax-distr 10326  ax-i2m1 10327  ax-1ne0 10328  ax-1rid 10329  ax-rnegex 10330  ax-rrecex 10331  ax-cnre 10332  ax-pre-lttri 10333  ax-pre-lttrn 10334  ax-pre-ltadd 10335  ax-pre-mulgt0 10336  ax-pre-sup 10337

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 879  df-3or 1112  df-3an 1113  df-tru 1660  df-fal 1670  df-ex 1879  df-nf 1883  df-sb 2068  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4147  df-if 4309  df-pw 4382  df-sn 4400  df-pr 4402  df-tp 4404  df-op 4406  df-uni 4661  df-int 4700  df-iun 4744  df-br 4876  df-opab 4938  df-mpt 4955  df-tr 4978  df-id 5252  df-eprel 5257  df-po 5265  df-so 5266  df-fr 5305  df-se 5306  df-we 5307  df-xp 5352  df-rel 5353  df-cnv 5354  df-co 5355  df-dm 5356  df-rn 5357  df-res 5358  df-ima 5359  df-pred 5924  df-ord 5970  df-on 5971  df-lim 5972  df-suc 5973  df-iota 6090  df-fun 6129  df-fn 6130  df-f 6131  df-f1 6132  df-fo 6133  df-f1o 6134  df-fv 6135  df-isom 6136  df-riota 6871  df-ov 6913  df-oprab 6914  df-mpt2 6915  df-of 7162  df-om 7332  df-1st 7433  df-2nd 7434  df-wrecs 7677  df-recs 7739  df-rdg 7777  df-1o 7831  df-2o 7832  df-oadd 7835  df-er 8014  df-map 8129  df-pm 8130  df-ixp 8182  df-en 8229  df-dom 8230  df-sdom 8231  df-fin 8232  df-fi 8592  df-sup 8623  df-inf 8624  df-oi 8691  df-card 9085  df-cda 9312  df-pnf 10400  df-mnf 10401  df-xr 10402  df-ltxr 10403  df-le 10404  df-sub 10594  df-neg 10595  df-div 11017  df-nn 11358  df-2 11421  df-3 11422  df-n0 11626  df-z 11712  df-uz 11976  df-q 12079  df-rp 12120  df-xneg 12239  df-xadd 12240  df-xmul 12241  df-ioo 12474  df-ico 12476  df-icc 12477  df-fz 12627  df-fzo 12768  df-fl 12895  df-seq 13103  df-exp 13162  df-hash 13418  df-cj 14223  df-re 14224  df-im 14225  df-sqrt 14359  df-abs 14360  df-clim 14603  df-rlim 14604  df-sum 14801  df-prod 15016  df-rest 16443  df-topgen 16464  df-psmet 20105  df-xmet 20106  df-met 20107  df-bl 20108  df-mopn 20109  df-top 21076  df-topon 21093  df-bases 21128  df-cmp 21568  df-ovol 23637  df-vol 23638  df-sumge0 41369  df-ovoln 41543

This theorem is referenced by:  ovn0  41572  ovncl  41573  ovn02  41574  ovnome  41579  dmovn  41610  hspmbl  41635