Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ovolshft Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ovolshft 24094
 Description: The Lebesgue outer measure function is shift-invariant. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Mar-2014.) (Proof shortened by AV, 17-Sep-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
ovolshft.1 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
ovolshft.2 (𝜑𝐶 ∈ ℝ)
ovolshft.3 (𝜑𝐵 = {𝑥 ∈ ℝ ∣ (𝑥𝐶) ∈ 𝐴})
Assertion
Ref Expression
ovolshft (𝜑 → (vol*‘𝐴) = (vol*‘𝐵))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝐶
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐵(𝑥)

Proof of Theorem ovolshft
Dummy variables 𝑓 𝑔 𝑤 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ovolshft.1 . . . . 5 (𝜑𝐴 ⊆ ℝ)
2 ovolshft.2 . . . . 5 (𝜑𝐶 ∈ ℝ)
3 ovolshft.3 . . . . 5 (𝜑𝐵 = {𝑥 ∈ ℝ ∣ (𝑥𝐶) ∈ 𝐴})
4 eqid 2820 . . . . 5 {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐵 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑧 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑔)), ℝ*, < ))} = {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐵 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑧 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑔)), ℝ*, < ))}
51, 2, 3, 4ovolshftlem2 24093 . . . 4 (𝜑 → {𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))} ⊆ {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐵 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑧 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑔)), ℝ*, < ))})
6 ssrab2 4035 . . . . . 6 {𝑥 ∈ ℝ ∣ (𝑥𝐶) ∈ 𝐴} ⊆ ℝ
73, 6eqsstrdi 4000 . . . . 5 (𝜑𝐵 ⊆ ℝ)
82renegcld 11045 . . . . 5 (𝜑 → -𝐶 ∈ ℝ)
91, 2, 3shft2rab 24091 . . . . 5 (𝜑𝐴 = {𝑤 ∈ ℝ ∣ (𝑤 − -𝐶) ∈ 𝐵})
10 eqid 2820 . . . . 5 {𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))} = {𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))}
117, 8, 9, 10ovolshftlem2 24093 . . . 4 (𝜑 → {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐵 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑧 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑔)), ℝ*, < ))} ⊆ {𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))})
125, 11eqssd 3963 . . 3 (𝜑 → {𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))} = {𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐵 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑧 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑔)), ℝ*, < ))})
1312infeq1d 8919 . 2 (𝜑 → inf({𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))}, ℝ*, < ) = inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐵 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑧 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑔)), ℝ*, < ))}, ℝ*, < ))
1410ovolval 24056 . . 3 (𝐴 ⊆ ℝ → (vol*‘𝐴) = inf({𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))}, ℝ*, < ))
151, 14syl 17 . 2 (𝜑 → (vol*‘𝐴) = inf({𝑦 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑓 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐴 ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))}, ℝ*, < ))
164ovolval 24056 . . 3 (𝐵 ⊆ ℝ → (vol*‘𝐵) = inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐵 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑧 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑔)), ℝ*, < ))}, ℝ*, < ))
177, 16syl 17 . 2 (𝜑 → (vol*‘𝐵) = inf({𝑧 ∈ ℝ* ∣ ∃𝑔 ∈ (( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ↑m ℕ)(𝐵 ran ((,) ∘ 𝑔) ∧ 𝑧 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝑔)), ℝ*, < ))}, ℝ*, < ))
1813, 15, 173eqtr4d 2865 1 (𝜑 → (vol*‘𝐴) = (vol*‘𝐵))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1537   ∈ wcel 2114  ∃wrex 3126  {crab 3129   ∩ cin 3912   ⊆ wss 3913  ∪ cuni 4814   × cxp 5529  ran crn 5532   ∘ ccom 5535  ‘cfv 6331  (class class class)co 7133   ↑m cmap 8384  supcsup 8882  infcinf 8883  ℝcr 10514  1c1 10516   + caddc 10518  ℝ*cxr 10652   < clt 10653   ≤ cle 10654   − cmin 10848  -cneg 10849  ℕcn 11616  (,)cioo 12717  seqcseq 13353  abscabs 14573  vol*covol 24045 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2792  ax-sep 5179  ax-nul 5186  ax-pow 5242  ax-pr 5306  ax-un 7439  ax-cnex 10571  ax-resscn 10572  ax-1cn 10573  ax-icn 10574  ax-addcl 10575  ax-addrcl 10576  ax-mulcl 10577  ax-mulrcl 10578  ax-mulcom 10579  ax-addass 10580  ax-mulass 10581  ax-distr 10582  ax-i2m1 10583  ax-1ne0 10584  ax-1rid 10585  ax-rnegex 10586  ax-rrecex 10587  ax-cnre 10588  ax-pre-lttri 10589  ax-pre-lttrn 10590  ax-pre-ltadd 10591  ax-pre-mulgt0 10592  ax-pre-sup 10593 This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2653  df-clab 2799  df-cleq 2813  df-clel 2891  df-nfc 2959  df-ne 3007  df-nel 3111  df-ral 3130  df-rex 3131  df-reu 3132  df-rmo 3133  df-rab 3134  df-v 3475  df-sbc 3753  df-csb 3861  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3932  df-nul 4270  df-if 4444  df-pw 4517  df-sn 4544  df-pr 4546  df-tp 4548  df-op 4550  df-uni 4815  df-iun 4897  df-br 5043  df-opab 5105  df-mpt 5123  df-tr 5149  df-id 5436  df-eprel 5441  df-po 5450  df-so 5451  df-fr 5490  df-we 5492  df-xp 5537  df-rel 5538  df-cnv 5539  df-co 5540  df-dm 5541  df-rn 5542  df-res 5543  df-ima 5544  df-pred 6124  df-ord 6170  df-on 6171  df-lim 6172  df-suc 6173  df-iota 6290  df-fun 6333  df-fn 6334  df-f 6335  df-f1 6336  df-fo 6337  df-f1o 6338  df-fv 6339  df-riota 7091  df-ov 7136  df-oprab 7137  df-mpo 7138  df-om 7559  df-1st 7667  df-2nd 7668  df-wrecs 7925  df-recs 7986  df-rdg 8024  df-er 8267  df-map 8386  df-en 8488  df-dom 8489  df-sdom 8490  df-sup 8884  df-inf 8885  df-pnf 10655  df-mnf 10656  df-xr 10657  df-ltxr 10658  df-le 10659  df-sub 10850  df-neg 10851  df-div 11276  df-nn 11617  df-2 11679  df-3 11680  df-n0 11877  df-z 11961  df-uz 12223  df-rp 12369  df-ioo 12721  df-ico 12723  df-fz 12877  df-seq 13354  df-exp 13415  df-cj 14438  df-re 14439  df-im 14440  df-sqrt 14574  df-abs 14575  df-ovol 24047 This theorem is referenced by:  shftmbl  24121  vitalilem4  24194
 Copyright terms: Public domain W3C validator