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 46604
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 12272 . . . 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 9083 . . . . . . . . . 10 {𝑍} ∈ Fin
76a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → {𝑍} ∈ Fin)
8 unfi 9211 . . . . . . . . 9 ((𝑌 ∈ Fin ∧ {𝑍} ∈ Fin) → (𝑌 ∪ {𝑍}) ∈ Fin)
95, 7, 8syl2anc 584 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑌 ∪ {𝑍}) ∈ Fin)
104, 9eqeltrid 2845 . . . . . . 7 (𝜑𝑊 ∈ Fin)
1110adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → 𝑊 ∈ Fin)
12 sge0hsphoire.c . . . . . . . 8 (𝜑𝐶:ℕ⟶(ℝ ↑m 𝑊))
1312ffvelcdmda 7104 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐶𝑗) ∈ (ℝ ↑m 𝑊))
14 elmapi 8889 . . . . . . 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 2824 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = → (𝑗𝑌𝑌))
18 fveq2 6906 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = → (𝑐𝑗) = (𝑐))
1918breq1d 5153 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 = → ((𝑐𝑗) ≤ 𝑥 ↔ (𝑐) ≤ 𝑥))
2019, 18ifbieq1d 4550 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 = → if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥) = if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥))
2117, 18, 20ifbieq12d 4554 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 = → if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥)) = if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))
2221cbvmptv 5255 . . . . . . . . . 10 (𝑗𝑊 ↦ if(𝑗𝑌, (𝑐𝑗), if((𝑐𝑗) ≤ 𝑥, (𝑐𝑗), 𝑥))) = (𝑊 ↦ if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))
2322mpteq2i 5247 . . . . . . . . 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 5247 . . . . . . . 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 2765 . . . . . . 7 𝐻 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑐 ∈ (ℝ ↑m 𝑊) ↦ (𝑊 ↦ if(𝑌, (𝑐), if((𝑐) ≤ 𝑥, (𝑐), 𝑥)))))
26 sge0hsphoire.s . . . . . . . 8 (𝜑𝑆 ∈ ℝ)
2726adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → 𝑆 ∈ ℝ)
28 sge0hsphoire.d . . . . . . . . 9 (𝜑𝐷:ℕ⟶(ℝ ↑m 𝑊))
2928ffvelcdmda 7104 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐷𝑗) ∈ (ℝ ↑m 𝑊))
30 elmapi 8889 . . . . . . . 8 ((𝐷𝑗) ∈ (ℝ ↑m 𝑊) → (𝐷𝑗):𝑊⟶ℝ)
3129, 30syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → (𝐷𝑗):𝑊⟶ℝ)
3225, 27, 11, 31hsphoif 46591 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)):𝑊⟶ℝ)
333, 11, 15, 32hoidmvcl 46597 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))) ∈ (0[,)+∞))
34 eqid 2737 . . . . 5 (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)))) = (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))
3533, 34fmptd 7134 . . . 4 (𝜑 → (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)))):ℕ⟶(0[,)+∞))
36 icossicc 13476 . . . . 5 (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞)
3736a1i 11 . . . 4 (𝜑 → (0[,)+∞) ⊆ (0[,]+∞))
3835, 37fssd 6753 . . 3 (𝜑 → (𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗)))):ℕ⟶(0[,]+∞))
392, 38sge0cl 46396 . 2 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ (0[,]+∞))
402, 38sge0xrcl 46400 . . 3 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ ℝ*)
41 pnfxr 11315 . . . 4 +∞ ∈ ℝ*
4241a1i 11 . . 3 (𝜑 → +∞ ∈ ℝ*)
43 sge0hsphoire.r . . . . 5 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) ∈ ℝ)
4443rexrd 11311 . . . 4 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) ∈ ℝ*)
45 nfv 1914 . . . . 5 𝑗𝜑
4636, 33sselid 3981 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))) ∈ (0[,]+∞))
473, 11, 15, 31hoidmvcl 46597 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)) ∈ (0[,)+∞))
4836, 47sselid 3981 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)) ∈ (0[,]+∞))
49 sge0hsphoire.z . . . . . . 7 (𝜑𝑍 ∈ (𝑊𝑌))
5049adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → 𝑍 ∈ (𝑊𝑌))
513, 11, 50, 4, 27, 25, 15, 31hsphoidmvle 46601 . . . . 5 ((𝜑𝑗 ∈ ℕ) → ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))) ≤ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))
5245, 2, 46, 48, 51sge0lempt 46425 . . . 4 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ≤ (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))))
5343ltpnfd 13163 . . . 4 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)(𝐷𝑗)))) < +∞)
5440, 44, 42, 52, 53xrlelttrd 13202 . . 3 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) < +∞)
5540, 42, 54xrltned 45368 . 2 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ≠ +∞)
56 ge0xrre 45544 . 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 584 1 (𝜑 → (Σ^‘(𝑗 ∈ ℕ ↦ ((𝐶𝑗)(𝐿𝑊)((𝐻𝑆)‘(𝐷𝑗))))) ∈ ℝ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1540  wcel 2108  wne 2940  Vcvv 3480  cdif 3948  cun 3949  wss 3951  c0 4333  ifcif 4525  {csn 4626   class class class wbr 5143  cmpt 5225  wf 6557  cfv 6561  (class class class)co 7431  cmpo 7433  m cmap 8866  Fincfn 8985  cr 11154  0cc0 11155  +∞cpnf 11292  *cxr 11294  cle 11296  cn 12266  [,)cico 13389  [,]cicc 13390  cprod 15939  volcvol 25498  Σ^csumge0 46377
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-of 7697  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-er 8745  df-map 8868  df-pm 8869  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-fi 9451  df-sup 9482  df-inf 9483  df-oi 9550  df-dju 9941  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-q 12991  df-rp 13035  df-xneg 13154  df-xadd 13155  df-xmul 13156  df-ioo 13391  df-ico 13393  df-icc 13394  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-fl 13832  df-seq 14043  df-exp 14103  df-hash 14370  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-clim 15524  df-rlim 15525  df-sum 15723  df-prod 15940  df-rest 17467  df-topgen 17488  df-psmet 21356  df-xmet 21357  df-met 21358  df-bl 21359  df-mopn 21360  df-top 22900  df-topon 22917  df-bases 22953  df-cmp 23395  df-ovol 25499  df-vol 25500  df-sumge0 46378
This theorem is referenced by:  hoidmvlelem1  46610  hoidmvlelem2  46611
  Copyright terms: Public domain W3C validator