Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  sge0hsphoire Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sge0hsphoire 43158
Description: If the generalized sum of dimensional volumes of n-dimensional half-open intervals is finite, then the sum stays finite if every half-open interval is intersected with a half-space. (Contributed by Glauco Siliprandi, 21-Nov-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
sge0hsphoire.l 𝐿 = (𝑥 ∈ Fin ↦ (𝑎 ∈ (ℝ ↑m 𝑥), 𝑏 ∈ (ℝ ↑m 𝑥) ↦ if(𝑥 = ∅, 0, ∏𝑘𝑥 (vol‘((𝑎𝑘)[,)(𝑏𝑘))))))
sge0hsphoire.f (𝜑𝑌 ∈ Fin)
sge0hsphoire.z (𝜑𝑍 ∈ (𝑊𝑌))
sge0hsphoire.w 𝑊 = (𝑌 ∪ {𝑍})
sge0hsphoire.c (𝜑𝐶:ℕ⟶(ℝ ↑m 𝑊))
sge0hsphoire.d (𝜑𝐷:ℕ⟶(ℝ ↑m 𝑊))
sge0hsphoire.r (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) ∈ ℝ)
sge0hsphoire.h 𝐻 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑m 𝑊) ↦ (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥)))))
sge0hsphoire.s (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
Assertion
Ref Expression
sge0hsphoire (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ ℝ)
Distinct variable groups:   𝐶,𝑎,𝑏,𝑘   𝐷,𝑎,𝑏,𝑘   𝐷,𝑐,𝑘   𝐻,𝑎,𝑏,𝑘   𝑆,𝑎,𝑏,𝑘,𝑥   𝑆,𝑐,𝑥   𝑊,𝑎,𝑏,𝑗,𝑘,𝑥   𝑊,𝑐,𝑗   𝑌,𝑐,𝑗,𝑥   𝑍,𝑐,𝑘,𝑥   𝜑,𝑎,𝑏,𝑗,𝑘,𝑥   𝜑,𝑐
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥,𝑗,𝑐)   𝐷(𝑥,𝑗)   𝑆(𝑗)   𝐻(𝑥,𝑗,𝑐)   𝐿(𝑥,𝑗,𝑘,𝑎,𝑏,𝑐)   𝑌(𝑘,𝑎,𝑏)   𝑍(𝑗,𝑎,𝑏)

Proof of Theorem sge0hsphoire
Dummy variable is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nnex 11640 . . . 4 ℕ ∈ V
21a1i 11 . . 3 (𝜑 → ℕ ∈ V)
3 sge0hsphoire.l . . . . . 6 𝐿 = (𝑥 ∈ Fin ↦ (𝑎 ∈ (ℝ ↑m 𝑥), 𝑏 ∈ (ℝ ↑m 𝑥) ↦ if(𝑥 = ∅, 0, ∏𝑘𝑥 (vol‘((𝑎𝑘)[,)(𝑏𝑘))))))
4 sge0hsphoire.w . . . . . . . 8 𝑊 = (𝑌 ∪ {𝑍})
5 sge0hsphoire.f . . . . . . . . 9 (𝜑𝑌 ∈ Fin)
6 snfi 8590 . . . . . . . . . 10 {𝑍} ∈ Fin
76a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → {𝑍} ∈ Fin)
8 unfi 8782 . . . . . . . . 9 ((𝑌 ∈ Fin ∧ {𝑍} ∈ Fin) → (𝑌 ∪ {𝑍}) ∈ Fin)
95, 7, 8syl2anc 587 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑌 ∪ {𝑍}) ∈ Fin)
104, 9eqeltrid 2920 . . . . . . 7 (𝜑𝑊 ∈ Fin)
1110adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → 𝑊 ∈ Fin)
12 sge0hsphoire.c . . . . . . . 8 (𝜑𝐶:ℕ⟶(ℝ ↑m 𝑊))
1312ffvelrnda 6842 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐶𝑗) ∈ (ℝ ↑m 𝑊))
14 elmapi 8424 . . . . . . 7 ((𝐶𝑗) ∈ (ℝ ↑m 𝑊) → (𝐶𝑗):𝑊⟶ℝ)
1513, 14syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐶𝑗):𝑊⟶ℝ)
16 sge0hsphoire.h . . . . . . . 8 𝐻 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑m 𝑊) ↦ (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥)))))
17 eleq1w 2898 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = → (𝑗𝑌𝑌))
18 fveq2 6661 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = → (𝑐𝑗) = (𝑐))
1918breq1d 5062 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 = → ((𝑐𝑗) ≤ 𝑥 ↔ (𝑐) ≤ 𝑥))
2019, 18ifbieq1d 4473 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = → if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥) = if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥))
2117, 18, 20ifbieq12d 4477 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 = → if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥)) = if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))
2221cbvmptv 5155 . . . . . . . . . 10 (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥))) = (𝑊 ↦ if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))
2322mpteq2i 5144 . . . . . . . . 9 (𝑐 ∈ (ℝ ↑m 𝑊) ↦ (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥)))) = (𝑐 ∈ (ℝ ↑m 𝑊) ↦ (𝑊 ↦ if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥))))
2423mpteq2i 5144 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑m 𝑊) ↦ (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥))))) = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑m 𝑊) ↦ (𝑊 ↦ if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))))
2516, 24eqtri 2847 . . . . . . 7 𝐻 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑m 𝑊) ↦ (𝑊 ↦ if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))))
26 sge0hsphoire.s . . . . . . . 8 (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
2726adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → 𝑆 ∈ ℝ)
28 sge0hsphoire.d . . . . . . . . 9 (𝜑𝐷:ℕ⟶(ℝ ↑m 𝑊))
2928ffvelrnda 6842 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐷𝑗) ∈ (ℝ ↑m 𝑊))
30 elmapi 8424 . . . . . . . 8 ((𝐷𝑗) ∈ (ℝ ↑m 𝑊) → (𝐷𝑗):𝑊⟶ℝ)
3129, 30syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐷𝑗):𝑊⟶ℝ)
3225, 27, 11, 31hsphoif 43145 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)):𝑊⟶ℝ)
333, 11, 15, 32hoidmvcl 43151 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))) ∈ (0[,)+∞))
34 eqid 2824 . . . . 5 (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)))) = (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))
3533, 34fmptd 6869 . . . 4 (𝜑 → (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)))):ℕ⟶(0[,)+∞))
36 icossicc 12823 . . . . 5 (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)
3736a1i 11 . . . 4 (𝜑 → (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞))
3835, 37fssd 6518 . . 3 (𝜑 → (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)))):ℕ⟶(0[,]+∞))
392, 38sge0cl 42950 . 2 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ (0[,]+∞))
402, 38sge0xrcl 42954 . . 3 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ ℝ*)
41 pnfxr 10693 . . . 4 +∞ ∈ ℝ*
4241a1i 11 . . 3 (𝜑 → +∞ ∈ ℝ*)
43 sge0hsphoire.r . . . . 5 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) ∈ ℝ)
4443rexrd 10689 . . . 4 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) ∈ ℝ*)
45 nfv 1916 . . . . 5 𝑗𝜑
4636, 33sseldi 3951 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))) ∈ (0[,]+∞))
473, 11, 15, 31hoidmvcl 43151 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)) ∈ (0[,)+∞))
4836, 47sseldi 3951 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)) ∈ (0[,]+∞))
49 sge0hsphoire.z . . . . . . 7 (𝜑𝑍 ∈ (𝑊𝑌))
5049adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → 𝑍 ∈ (𝑊𝑌))
513, 11, 50, 4, 27, 25, 15, 31hsphoidmvle 43155 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))) ≤ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))
5245, 2, 46, 48, 51sge0lempt 42979 . . . 4 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ≤ (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))))
5343ltpnfd 12513 . . . 4 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) < +∞)
5440, 44, 42, 52, 53xrlelttrd 12550 . . 3 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) < +∞)
5540, 42, 54xrltned 41919 . 2 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ≠ +∞)
56 ge0xrre 42098 . 2 (((Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ (0[,]+∞) ∧ (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ≠ +∞) → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ ℝ)
5739, 55, 56syl2anc 587 1 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ ℝ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 399   = wceq 1538  wcel 2115  wne 3014  Vcvv 3480  cdif 3916  cun 3917  wss 3919  c0 4276  ifcif 4450  {csn 4550   class class class wbr 5052  cmpt 5132  wf 6339  cfv 6343  (class class class)co 7149  cmpo 7151  m cmap 8402  Fincfn 8505  cr 10534  0cc0 10535  +∞cpnf 10670  *cxr 10672  cle 10674  cn 11634  [,)cico 12737  [,]cicc 12738  cprod 15259  volcvol 24073  Σ^csumge0 42931
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-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 21505  df-topon 21522  df-bases 21557  df-cmp 21998  df-ovol 24074  df-vol 24075  df-sumge0 42932
This theorem is referenced by:  hoidmvlelem1  43164  hoidmvlelem2  43165
  Copyright terms: Public domain W3C validator