Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ovolval2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ovolval2 45360
Description: The value of the Lebesgue outer measure for subsets of the reals, expressed using Ξ£^. See ovolval 24990 for an alternative expression. (Contributed by Glauco Siliprandi, 3-Mar-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
ovolval2.a (πœ‘ β†’ 𝐴 βŠ† ℝ)
ovolval2.m 𝑀 = {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Ξ£^β€˜((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)))}
Assertion
Ref Expression
ovolval2 (πœ‘ β†’ (vol*β€˜π΄) = inf(𝑀, ℝ*, < ))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑓,𝑦   πœ‘,𝑓,𝑦
Allowed substitution hints:   𝑀(𝑦,𝑓)

Proof of Theorem ovolval2
StepHypRef Expression
1 ovolval2.a . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐴 βŠ† ℝ)
2 eqid 2733 . . . 4 {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))} = {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))}
32ovolval 24990 . . 3 (𝐴 βŠ† ℝ β†’ (vol*β€˜π΄) = inf({𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))}, ℝ*, < ))
41, 3syl 17 . 2 (πœ‘ β†’ (vol*β€˜π΄) = inf({𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))}, ℝ*, < ))
52a1i 11 . . . 4 (πœ‘ β†’ {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))} = {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))})
6 reex 11201 . . . . . . . . . . . . . . 15 ℝ ∈ V
76, 6xpex 7740 . . . . . . . . . . . . . 14 (ℝ Γ— ℝ) ∈ V
8 inss2 4230 . . . . . . . . . . . . . 14 ( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) βŠ† (ℝ Γ— ℝ)
9 mapss 8883 . . . . . . . . . . . . . 14 (((ℝ Γ— ℝ) ∈ V ∧ ( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) βŠ† (ℝ Γ— ℝ)) β†’ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•) βŠ† ((ℝ Γ— ℝ) ↑m β„•))
107, 8, 9mp2an 691 . . . . . . . . . . . . 13 (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•) βŠ† ((ℝ Γ— ℝ) ↑m β„•)
1110sseli 3979 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•) β†’ 𝑓 ∈ ((ℝ Γ— ℝ) ↑m β„•))
12 1zzd 12593 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 ∈ ((ℝ Γ— ℝ) ↑m β„•) β†’ 1 ∈ β„€)
1311, 12syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•) β†’ 1 ∈ β„€)
1413adantl 483 . . . . . . . . . 10 ((πœ‘ ∧ 𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)) β†’ 1 ∈ β„€)
15 nnuz 12865 . . . . . . . . . 10 β„• = (β„€β‰₯β€˜1)
16 absfico 43917 . . . . . . . . . . . . . 14 abs:β„‚βŸΆ(0[,)+∞)
17 subf 11462 . . . . . . . . . . . . . 14 βˆ’ :(β„‚ Γ— β„‚)βŸΆβ„‚
18 fco 6742 . . . . . . . . . . . . . 14 ((abs:β„‚βŸΆ(0[,)+∞) ∧ βˆ’ :(β„‚ Γ— β„‚)βŸΆβ„‚) β†’ (abs ∘ βˆ’ ):(β„‚ Γ— β„‚)⟢(0[,)+∞))
1916, 17, 18mp2an 691 . . . . . . . . . . . . 13 (abs ∘ βˆ’ ):(β„‚ Γ— β„‚)⟢(0[,)+∞)
2019a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•) β†’ (abs ∘ βˆ’ ):(β„‚ Γ— β„‚)⟢(0[,)+∞))
21 rr2sscn2 44076 . . . . . . . . . . . . 13 (ℝ Γ— ℝ) βŠ† (β„‚ Γ— β„‚)
2221a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•) β†’ (ℝ Γ— ℝ) βŠ† (β„‚ Γ— β„‚))
23 elmapi 8843 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑓 ∈ ((ℝ Γ— ℝ) ↑m β„•) β†’ 𝑓:β„•βŸΆ(ℝ Γ— ℝ))
2411, 23syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•) β†’ 𝑓:β„•βŸΆ(ℝ Γ— ℝ))
2520, 22, 24fcoss 43909 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•) β†’ ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓):β„•βŸΆ(0[,)+∞))
2625adantl 483 . . . . . . . . . 10 ((πœ‘ ∧ 𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)) β†’ ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓):β„•βŸΆ(0[,)+∞))
27 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)) = seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓))
2814, 15, 26, 27sge0seq 45162 . . . . . . . . 9 ((πœ‘ ∧ 𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)) β†’ (Ξ£^β€˜((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)) = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))
2928eqcomd 2739 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ 𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)) β†’ sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ) = (Ξ£^β€˜((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)))
3029eqeq2d 2744 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ 𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)) β†’ (𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ) ↔ 𝑦 = (Ξ£^β€˜((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓))))
3130anbi2d 630 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ 𝑓 ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)) β†’ ((𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < )) ↔ (𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Ξ£^β€˜((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)))))
3231rexbidva 3177 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < )) ↔ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Ξ£^β€˜((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)))))
3332rabbidv 3441 . . . 4 (πœ‘ β†’ {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))} = {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Ξ£^β€˜((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)))})
34 ovolval2.m . . . . . 6 𝑀 = {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Ξ£^β€˜((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)))}
3534eqcomi 2742 . . . . 5 {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Ξ£^β€˜((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)))} = 𝑀
3635a1i 11 . . . 4 (πœ‘ β†’ {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = (Ξ£^β€˜((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)))} = 𝑀)
375, 33, 363eqtrd 2777 . . 3 (πœ‘ β†’ {𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))} = 𝑀)
3837infeq1d 9472 . 2 (πœ‘ β†’ inf({𝑦 ∈ ℝ* ∣ βˆƒπ‘“ ∈ (( ≀ ∩ (ℝ Γ— ℝ)) ↑m β„•)(𝐴 βŠ† βˆͺ ran ((,) ∘ 𝑓) ∧ 𝑦 = sup(ran seq1( + , ((abs ∘ βˆ’ ) ∘ 𝑓)), ℝ*, < ))}, ℝ*, < ) = inf(𝑀, ℝ*, < ))
394, 38eqtrd 2773 1 (πœ‘ β†’ (vol*β€˜π΄) = inf(𝑀, ℝ*, < ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 397   = wceq 1542   ∈ wcel 2107  βˆƒwrex 3071  {crab 3433  Vcvv 3475   ∩ cin 3948   βŠ† wss 3949  βˆͺ cuni 4909   Γ— cxp 5675  ran crn 5678   ∘ ccom 5681  βŸΆwf 6540  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409   ↑m cmap 8820  supcsup 9435  infcinf 9436  β„‚cc 11108  β„cr 11109  0cc0 11110  1c1 11111   + caddc 11113  +∞cpnf 11245  β„*cxr 11247   < clt 11248   ≀ cle 11249   βˆ’ cmin 11444  β„•cn 12212  β„€cz 12558  (,)cioo 13324  [,)cico 13326  seqcseq 13966  abscabs 15181  vol*covol 24979  Ξ£^csumge0 45078
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-inf2 9636  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-int 4952  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-se 5633  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-isom 6553  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-1o 8466  df-er 8703  df-map 8822  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9505  df-card 9934  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-n0 12473  df-z 12559  df-uz 12823  df-rp 12975  df-ico 13330  df-icc 13331  df-fz 13485  df-fzo 13628  df-seq 13967  df-exp 14028  df-hash 14291  df-cj 15046  df-re 15047  df-im 15048  df-sqrt 15182  df-abs 15183  df-clim 15432  df-sum 15633  df-ovol 24981  df-sumge0 45079
This theorem is referenced by:  ovolval3  45363
  Copyright terms: Public domain W3C validator