Theorem uniioombllem3a 24653

Description: Lemma for uniioombl 24658. (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 13108	. . . . . 6 ⊢ (,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ
3		uniioombl.g	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
4		inss2 4160	. . . . . . . 8 ⊢ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ⊆ (ℝ × ℝ)
5		rexpssxrxp 10951	. . . . . . . 8 ⊢ (ℝ × ℝ) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
6	4, 5	sstri 3926	. . . . . . 7 ⊢ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ⊆ (ℝ* × ℝ*)
7		fss 6601	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ⊆ (ℝ* × ℝ*)) → 𝐺:ℕ⟶(ℝ* × ℝ*))
8	3, 6, 7	sylancl 585	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐺:ℕ⟶(ℝ* × ℝ*))
9		fco 6608	. . . . . 6 ⊢ (((,):(ℝ* × ℝ*)⟶𝒫 ℝ ∧ 𝐺:ℕ⟶(ℝ* × ℝ*)) → ((,) ∘ 𝐺):ℕ⟶𝒫 ℝ)
10	2, 8, 9	sylancr 586	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((,) ∘ 𝐺):ℕ⟶𝒫 ℝ)
11		ffun 6587	. . . . 5 ⊢ (((,) ∘ 𝐺):ℕ⟶𝒫 ℝ → Fun ((,) ∘ 𝐺))
12		funiunfv 7103	. . . . 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 13214	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℕ)
15		fvco3 6849	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = ((,)‘(𝐺‘𝑗)))
16	3, 14, 15	syl2an 595	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = ((,)‘(𝐺‘𝑗)))
17	16	iuneq2dv 4945	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,) ∘ 𝐺)‘𝑗) = ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)))
18	13, 17	eqtr3d 2780	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∪ (((,) ∘ 𝐺) “ (1...𝑀)) = ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)))
19	1, 18	syl5eq 2791	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐾 = ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)))
20		ffvelrn 6941	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐺:ℕ⟶( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)) ∧ 𝑗 ∈ ℕ) → (𝐺‘𝑗) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
21	3, 14, 20	syl2an 595	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (𝐺‘𝑗) ∈ ( ≤ ∩ (ℝ × ℝ)))
22	21	elin2d 4129	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (𝐺‘𝑗) ∈ (ℝ × ℝ))
23		1st2nd2 7843	. . . . . . . . . 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 6760	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((,)‘(𝐺‘𝑗)) = ((,)‘⟨(1st ‘(𝐺‘𝑗)), (2nd ‘(𝐺‘𝑗))⟩))
26		df-ov 7258	. . . . . . . 8 ⊢ ((1st ‘(𝐺‘𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺‘𝑗))) = ((,)‘⟨(1st ‘(𝐺‘𝑗)), (2nd ‘(𝐺‘𝑗))⟩)
27	25, 26	eqtr4di 2797	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((,)‘(𝐺‘𝑗)) = ((1st ‘(𝐺‘𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺‘𝑗))))
28		ioossre 13069	. . . . . . 7 ⊢ ((1st ‘(𝐺‘𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺‘𝑗))) ⊆ ℝ
29	27, 28	eqsstrdi 3971	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ)
30	29	ralrimiva 3107	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ)
31		iunss 4971	. . . . 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 3955	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ⊆ ℝ)
34		fzfid 13621	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (1...𝑀) ∈ Fin)
35	27	fveq2d 6760	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) = (vol*‘((1st ‘(𝐺‘𝑗))(,)(2nd ‘(𝐺‘𝑗)))))
36		ovolfcl 24535	. . . . . . . 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 595	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((1st ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ ∧ (2nd ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ ∧ (1st ‘(𝐺‘𝑗)) ≤ (2nd ‘(𝐺‘𝑗))))
38		ovolioo 24637	. . . . . . 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 2778	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) = ((2nd ‘(𝐺‘𝑗)) − (1st ‘(𝐺‘𝑗))))
41	37	simp2d 1141	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (2nd ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ)
42	37	simp1d 1140	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (1st ‘(𝐺‘𝑗)) ∈ ℝ)
43	41, 42	resubcld 11333	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → ((2nd ‘(𝐺‘𝑗)) − (1st ‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ)
44	40, 43	eqeltrd 2839	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ)
45	34, 44	fsumrecl 15374	. . 3 ⊢ (𝜑 → Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ)
46	19	fveq2d 6760	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (vol*‘𝐾) = (vol*‘∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗))))
47	29, 44	jca 511	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → (((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ))
48	47	ralrimiva 3107	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑗 ∈ (1...𝑀)(((,)‘(𝐺‘𝑗)) ⊆ ℝ ∧ (vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))) ∈ ℝ))
49		ovolfiniun 24570	. . . . 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 583	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (vol*‘∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗))) ≤ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))))
51	46, 50	eqbrtrd 5092	. . 3 ⊢ (𝜑 → (vol*‘𝐾) ≤ Σ𝑗 ∈ (1...𝑀)(vol*‘((,)‘(𝐺‘𝑗))))
52		ovollecl 24552	. . 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 1369	. 2 ⊢ (𝜑 → (vol*‘𝐾) ∈ ℝ)
54	19, 53	jca 511	1 ⊢ (𝜑 → (𝐾 = ∪ 𝑗 ∈ (1...𝑀)((,)‘(𝐺‘𝑗)) ∧ (vol*‘𝐾) ∈ ℝ))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1085   = wceq 1539   ∈ wcel 2108  ∀wral 3063   ∩ cin 3882   ⊆ wss 3883  𝒫 cpw 4530  ⟨cop 4564  ∪ cuni 4836  ∪ ciun 4921  Disj wdisj 5035   class class class wbr 5070   × cxp 5578  ran crn 5581   “ cima 5583   ∘ ccom 5584  Fun wfun 6412  ⟶wf 6414  ‘cfv 6418  (class class class)co 7255  1^st c1st 7802  2^nd c2nd 7803  Fincfn 8691  supcsup 9129  ℝcr 10801  1c1 10803   + caddc 10805  ℝ^*cxr 10939   < clt 10940   ≤ cle 10941   − cmin 11135  ℕcn 11903  ℝ⁺crp 12659  (,)cioo 13008  ...cfz 13168  seqcseq 13649  abscabs 14873  Σcsu 15325  vol*covol 24531

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-rep 5205  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-inf2 9329  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879  ax-pre-sup 10880

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-int 4877  df-iun 4923  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-se 5536  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-isom 6427  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-of 7511  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-1o 8267  df-2o 8268  df-er 8456  df-map 8575  df-pm 8576  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-fin 8695  df-fi 9100  df-sup 9131  df-inf 9132  df-oi 9199  df-dju 9590  df-card 9628  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-div 11563  df-nn 11904  df-2 11966  df-3 11967  df-n0 12164  df-z 12250  df-uz 12512  df-q 12618  df-rp 12660  df-xneg 12777  df-xadd 12778  df-xmul 12779  df-ioo 13012  df-ico 13014  df-icc 13015  df-fz 13169  df-fzo 13312  df-fl 13440  df-seq 13650  df-exp 13711  df-hash 13973  df-cj 14738  df-re 14739  df-im 14740  df-sqrt 14874  df-abs 14875  df-clim 15125  df-rlim 15126  df-sum 15326  df-rest 17050  df-topgen 17071  df-psmet 20502  df-xmet 20503  df-met 20504  df-bl 20505  df-mopn 20506  df-top 21951  df-topon 21968  df-bases 22004  df-cmp 22446  df-ovol 24533  df-vol 24534

This theorem is referenced by:  uniioombllem3  24654