Theorem uniioombllem3a 24828

Description: Lemma for uniioombl 24833. (Contributed by Mario Carneiro, 8-May-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
uniioombl.1	⊢ (𝜑 → 𝐹:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
uniioombl.2	⊢ (𝜑 → Disj 𝑥 ∈ ℕ ((,)‘(𝐹‘𝑥)))
uniioombl.3	⊢ 𝑆 = seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝐹))
uniioombl.a	⊢ 𝐴 = ∪ ran ((,) ∘ 𝐹)
uniioombl.e	⊢ (𝜑 → (vol*‘𝐸) ∈ ℝ)
uniioombl.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ+)
uniioombl.g	⊢ (𝜑 → 𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
uniioombl.s	⊢ (𝜑 → 𝐸 ⊆ ∪ ran ((,) ∘ 𝐺))
uniioombl.t	⊢ 𝑇 = seq1( + , ((abs ∘ − ) ∘ 𝐺))
uniioombl.v	⊢ (𝜑 → sup(ran 𝑇, ℝ*, < ) ≤ ((vol*‘𝐸) + 𝐶))
uniioombl.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
uniioombl.m2	⊢ (𝜑 → (abs‘((𝑇‘𝑀) − sup(ran 𝑇, ℝ*, < ))) < 𝐶)
uniioombl.k	⊢ 𝐾 = ∪ (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀))

Assertion

Ref	Expression
uniioombllem3a	⊢ (𝜑 → (𝐾 = ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)) ∧ (vol*‘𝐾) ∈ ℝ))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑗,𝐹   𝑗,𝐺,𝑥   𝑗,𝐾,𝑥   𝐴,𝑗,𝑥   𝐶,𝑗,𝑥   𝑗,𝑀,𝑥   𝜑,𝑗,𝑥   𝑇,𝑗,𝑥

Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥,𝑗)   𝐸(𝑥,𝑗)

Proof of Theorem uniioombllem3a

Step	Hyp	Ref	Expression
1		uniioombl.k	. . 3 ⊢ 𝐾 = ∪ (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀))
2		ioof 13258	. . . . . 6 ⊢ (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
3		uniioombl.g	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
4		inss2 4173	. . . . . . . 8 ⊢ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ⊆ (ℝ × ℝ)
5		rexpssxrxp 11099	. . . . . . . 8 ⊢ (ℝ × ℝ) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
6	4, 5	sstri 3939	. . . . . . 7 ⊢ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
7		fss 6654	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ⊆ (ℝ* × ℝ*)) → 𝐺:ℕ⟶(ℝ* × ℝ*))
8	3, 6, 7	sylancl 586	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐺:ℕ⟶(ℝ* × ℝ*))
9		fco 6661	. . . . . 6 ⊢ (((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ ∧ 𝐺:ℕ⟶(ℝ* × ℝ*)) → ((,) ∘ 𝐺):ℕ⟶𝒫 ℝ)
10	2, 8, 9	sylancr 587	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((,) ∘ 𝐺):ℕ⟶𝒫 ℝ)
11		ffun 6640	. . . . 5 ⊢ (((,) ∘ 𝐺):ℕ⟶𝒫 ℝ → Fun ((,) ∘ 𝐺))
12		funiunfv 7160	. . . . 5 ⊢ (Fun ((,) ∘ 𝐺) → ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = ∪ (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀)))
13	10, 11, 12	3syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = ∪ (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀)))
14		elfznn 13364	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℕ)
15		fvco3 6906	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = ((,)‘(𝐺‘𝑗)))
16	3, 14, 15	syl2an 596	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = ((,)‘(𝐺‘𝑗)))
17	16	iuneq2dv 4960	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)))
18	13, 17	eqtr3d 2778	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∪ (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀)) = ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)))
19	1, 18	eqtrid 2788	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐾 = ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)))
20		ffvelcdm 6998	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝐺‘𝑗) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
21	3, 14, 20	syl2an 596	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (𝐺‘𝑗) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
22	21	elin2d 4143	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (𝐺‘𝑗) ∈ (ℝ × ℝ))
23		1st2nd2 7916	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐺‘𝑗) ∈ (ℝ × ℝ) → (𝐺‘𝑗) = ⟨(1st ‘(𝐺‘𝑗)), (2nd ‘(𝐺‘𝑗))⟩)
24	22, 23	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (𝐺‘𝑗) = ⟨(1st ‘(𝐺‘𝑗)), (2nd ‘(𝐺‘𝑗))⟩)
25	24	fveq2d 6815	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((,)‘(𝐺‘𝑗)) = ((,)‘⟨(1st ‘(𝐺‘𝑗)), (2nd ‘(𝐺‘𝑗))⟩))
26		df-ov 7319	. . . . . . . 8 ⊢ ((1st ‘(𝐺‘𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺‘𝑗))) = ((,)‘⟨(1st ‘(𝐺‘𝑗)), (2nd ‘(𝐺‘𝑗))⟩)
27	25, 26	eqtr4di 2794	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((,)‘(𝐺‘𝑗)) = ((1st ‘(𝐺‘𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺‘𝑗))))
28		ioossre 13219	. . . . . . 7 ⊢ ((1st ‘(𝐺‘𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺‘𝑗))) ⊆ ℝ
29	27, 28	eqsstrdi 3984	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ)
30	29	ralrimiva 3139	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ)
31		iunss 4987	. . . . 5 ⊢ (∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ ↔ ∀𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ)
32	30, 31	sylibr 233	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ)
33	19, 32	eqsstrd 3968	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ⊆ ℝ)
34		fzfid 13772	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (1...𝑀) ∈ Fin)
35	27	fveq2d 6815	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) = (vol*‘((1st ‘(𝐺‘𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺‘𝑗)))))
36		ovolfcl 24710	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → ((1st ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ ∧ (2nd ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ ∧ (1st ‘(𝐺‘𝑗)) ≤ (2nd ‘(𝐺‘𝑗))))
37	3, 14, 36	syl2an 596	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((1st ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ ∧ (2nd ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ ∧ (1st ‘(𝐺‘𝑗)) ≤ (2nd ‘(𝐺‘𝑗))))
38		ovolioo 24812	. . . . . . 7 ⊢ (((1st ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ ∧ (2nd ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ ∧ (1st ‘(𝐺‘𝑗)) ≤ (2nd ‘(𝐺‘𝑗))) → (vol*‘((1st ‘(𝐺‘𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺‘𝑗)))) = ((2nd ‘(𝐺‘𝑗)) − (1st ‘(𝐺‘𝑗))))
39	37, 38	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((1st ‘(𝐺‘𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺‘𝑗)))) = ((2nd ‘(𝐺‘𝑗)) − (1st ‘(𝐺‘𝑗))))
40	35, 39	eqtrd 2776	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) = ((2nd ‘(𝐺‘𝑗)) − (1st ‘(𝐺‘𝑗))))
41	37	simp2d 1142	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (2nd ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ)
42	37	simp1d 1141	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (1st ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ)
43	41, 42	resubcld 11482	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((2nd ‘(𝐺‘𝑗)) − (1st ‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ)
44	40, 43	eqeltrd 2837	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ)
45	34, 44	fsumrecl 15522	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ)
46	19	fveq2d 6815	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (vol*‘𝐾) = (vol*‘∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗))))
47	29, 44	jca 512	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ))
48	47	ralrimiva 3139	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ))
49		ovolfiniun 24745	. . . . 5 ⊢ (((1...𝑀) ∈ Fin ∧ ∀𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ)) → (vol*‘∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗))) ≤ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))))
50	34, 48, 49	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (vol*‘∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗))) ≤ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))))
51	46, 50	eqbrtrd 5108	. . 3 ⊢ (𝜑 → (vol*‘𝐾) ≤ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))))
52		ovollecl 24727	. . 3 ⊢ ((𝐾 ⊆ ℝ ∧ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ ∧ (vol*‘𝐾) ≤ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗)))) → (vol*‘𝐾) ∈ ℝ)
53	33, 45, 51, 52	syl3anc 1370	. 2 ⊢ (𝜑 → (vol*‘𝐾) ∈ ℝ)
54	19, 53	jca 512	1 ⊢ (𝜑 → (𝐾 = ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)) ∧ (vol*‘𝐾) ∈ ℝ))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1086   = wceq 1540   ∈ wcel 2105  ∀wral 3061   ∩ cin 3895   ⊆ wss 3896  𝒫 cpw 4544  ⟨cop 4576  ∪ cuni 4849  ∪ ciun 4936  Disj wdisj 5051   class class class wbr 5086   × cxp 5605  ran crn 5608   “ cima 5610   ∘ ccom 5611  Fun wfun 6459  ⟶wf 6461  ‘cfv 6465  (class class class)co 7316  1^st c1st 7875  2^nd c2nd 7876  Fincfn 8782  supcsup 9275  ℝcr 10949  1c1 10951   + caddc 10953  ℝ^*cxr 11087   < clt 11088   ≤ cle 11089   − cmin 11284  ℕcn 12052  ℝ⁺crp 12809  (,)cioo 13158  ...cfz 13318  seqcseq 13800  abscabs 15021  Σcsu 15473  vol*covol 24706

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 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2707  ax-rep 5223  ax-sep 5237  ax-nul 5244  ax-pow 5302  ax-pr 5366  ax-un 7629  ax-inf2 9476  ax-cnex 11006  ax-resscn 11007  ax-1cn 11008  ax-icn 11009  ax-addcl 11010  ax-addrcl 11011  ax-mulcl 11012  ax-mulrcl 11013  ax-mulcom 11014  ax-addass 11015  ax-mulass 11016  ax-distr 11017  ax-i2m1 11018  ax-1ne0 11019  ax-1rid 11020  ax-rnegex 11021  ax-rrecex 11022  ax-cnre 11023  ax-pre-lttri 11024  ax-pre-lttrn 11025  ax-pre-ltadd 11026  ax-pre-mulgt0 11027  ax-pre-sup 11028

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3349  df-reu 3350  df-rab 3404  df-v 3442  df-sbc 3726  df-csb 3842  df-dif 3899  df-un 3901  df-in 3903  df-ss 3913  df-pss 3915  df-nul 4267  df-if 4471  df-pw 4546  df-sn 4571  df-pr 4573  df-op 4577  df-uni 4850  df-int 4892  df-iun 4938  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5170  df-tr 5204  df-id 5506  df-eprel 5512  df-po 5520  df-so 5521  df-fr 5562  df-se 5563  df-we 5564  df-xp 5613  df-rel 5614  df-cnv 5615  df-co 5616  df-dm 5617  df-rn 5618  df-res 5619  df-ima 5620  df-pred 6224  df-ord 6291  df-on 6292  df-lim 6293  df-suc 6294  df-iota 6417  df-fun 6467  df-fn 6468  df-f 6469  df-f1 6470  df-fo 6471  df-f1o 6472  df-fv 6473  df-isom 6474  df-riota 7273  df-ov 7319  df-oprab 7320  df-mpo 7321  df-of 7574  df-om 7759  df-1st 7877  df-2nd 7878  df-frecs 8145  df-wrecs 8176  df-recs 8250  df-rdg 8289  df-1o 8345  df-2o 8346  df-er 8547  df-map 8666  df-pm 8667  df-en 8783  df-dom 8784  df-sdom 8785  df-fin 8786  df-fi 9246  df-sup 9277  df-inf 9278  df-oi 9345  df-dju 9736  df-card 9774  df-pnf 11090  df-mnf 11091  df-xr 11092  df-ltxr 11093  df-le 11094  df-sub 11286  df-neg 11287  df-div 11712  df-nn 12053  df-2 12115  df-3 12116  df-n0 12313  df-z 12399  df-uz 12662  df-q 12768  df-rp 12810  df-xneg 12927  df-xadd 12928  df-xmul 12929  df-ioo 13162  df-ico 13164  df-icc 13165  df-fz 13319  df-fzo 13462  df-fl 13591  df-seq 13801  df-exp 13862  df-hash 14124  df-cj 14886  df-re 14887  df-im 14888  df-sqrt 15022  df-abs 15023  df-clim 15273  df-rlim 15274  df-sum 15474  df-rest 17207  df-topgen 17228  df-psmet 20669  df-xmet 20670  df-met 20671  df-bl 20672  df-mopn 20673  df-top 22123  df-topon 22140  df-bases 22176  df-cmp 22618  df-ovol 24708  df-vol 24709

This theorem is referenced by:  uniioombllem3  24829