Theorem vonn0icc2 47434

Description: The n-dimensional Lebesgue measure of a closed interval, when the dimension of the space is nonzero. This is the second statement in Proposition 115G (d) of [Fremlin1] p. 32. (Contributed by Glauco Siliprandi, 8-Apr-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
vonn0icc2.k	⊢ Ⅎ𝑘𝜑
vonn0icc2.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
vonn0icc2.n	⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
vonn0icc2.a	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ)
vonn0icc2.b	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐵 ∈ ℝ)
vonn0icc2.i	⊢ 𝐼 = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴[,]𝐵)

Assertion

Ref	Expression
vonn0icc2	⊢ (𝜑 → ((voln‘𝑋)‘𝐼) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴[,]𝐵)))

Distinct variable group:   𝑘,𝑋

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝐴(𝑘)   𝐵(𝑘)   𝐼(𝑘)

Proof of Theorem vonn0icc2

Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		vonn0icc2.i	. . . . 5 ⊢ 𝐼 = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴[,]𝐵)
2	1	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐼 = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴[,]𝐵))
3		simpr 489	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → 𝑗 ∈ 𝑋)
4		vonn0icc2.k	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
5		nfv 1944	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘 𝑗 ∈ 𝑋
6	4, 5	nfan 1929	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑘(𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋)
7		nfcsb1v 3877	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴
8		nfcv 2925	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘ℝ
9	7, 8	nfel 2939	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ
10	6, 9	nfim 1926	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)
11		eleq1w 2846	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↔ 𝑗 ∈ 𝑋))
12	11	anbi2d 641	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ↔ (𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋)))
13		csbeq1a 3867	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → 𝐴 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
14	13	eleq1d 2848	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → (𝐴 ∈ ℝ ↔ ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ))
15	12, 14	imbi12d 347	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)))
16		vonn0icc2.a	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ)
17	10, 15, 16	chvarfv 2276	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)
18		eqid 2763	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴) = (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)
19	18	fvmpts 6993	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑗 ∈ 𝑋 ∧ ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
20	3, 17, 19	syl2anc 595	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
21		nfcsb1v 3877	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵
22	21, 8	nfel 2939	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ
23	6, 22	nfim 1926	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)
24		csbeq1a 3867	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
25	24	eleq1d 2848	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → (𝐵 ∈ ℝ ↔ ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ))
26	12, 25	imbi12d 347	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐵 ∈ ℝ) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)))
27		vonn0icc2.b	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐵 ∈ ℝ)
28	23, 26, 27	chvarfv 2276	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)
29		eqid 2763	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵) = (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)
30	29	fvmpts 6993	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑗 ∈ 𝑋 ∧ ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
31	3, 28, 30	syl2anc 595	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
32	20, 31	oveq12d 7428	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
33	32	ixpeq2dva 8906	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑗 ∈ 𝑋 (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
34		nfcv 2925	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑘[,]
35	7, 34, 21	nfov 7440	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
36		nfcv 2925	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑗(𝐴[,]𝐵)
37	13	equcoms 2050	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → 𝐴 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
38	37	eqcomd 2769	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 = 𝐴)
39		eqidd 2764	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → 𝐴 = 𝐴)
40	38, 39	eqtrd 2798	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 = 𝐴)
41	24	equcoms 2050	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
42	41	eqcomd 2769	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 = 𝐵)
43	40, 42	oveq12d 7428	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵) = (𝐴[,]𝐵))
44	35, 36, 43	cbvixp 8908	. . . . . 6 ⊢ X𝑗 ∈ 𝑋 (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵) = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴[,]𝐵)
45	44	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵) = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴[,]𝐵))
46	33, 45	eqtrd 2798	. . . 4 ⊢ (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴[,]𝐵))
47	2, 46	eqtr4d 2801	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐼 = X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)))
48	47	fveq2d 6885	. 2 ⊢ (𝜑 → ((voln‘𝑋)‘𝐼) = ((voln‘𝑋)‘X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))))
49		vonn0icc2.x	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
50		vonn0icc2.n	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
51	4, 16, 18	fmptdf 7112	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴):𝑋⟶ℝ)
52	4, 27, 29	fmptdf 7112	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵):𝑋⟶ℝ)
53		eqid 2763	. . 3 ⊢ X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))
54	49, 50, 51, 52, 53	vonn0icc 47430	. 2 ⊢ (𝜑 → ((voln‘𝑋)‘X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))))
55	32	fveq2d 6885	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
56	55	prodeq2dv 15981	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
57	43	fveq2d 6885	. . . . 5 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(𝐴[,]𝐵)))
58		nfcv 2925	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘𝑋
59		nfcv 2925	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑗𝑋
60		nfcv 2925	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘vol
61	60, 35	nffv 6891	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘(vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
62		nfcv 2925	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑗(vol‘(𝐴[,]𝐵))
63	57, 58, 59, 61, 62	cbvprod 15972	. . . 4 ⊢ ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴[,]𝐵))
64	63	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴[,]𝐵)))
65	56, 64	eqtrd 2798	. 2 ⊢ (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴[,]𝐵)))
66	48, 54, 65	3eqtrd 2802	1 ⊢ (𝜑 → ((voln‘𝑋)‘𝐼) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴[,]𝐵)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1570  Ⅎwnf 1813   ∈ wcel 2143   ≠ wne 2958  ⦋csb 3853  ∅c0 4286   ↦ cmpt 5192  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  Xcixp 8891  Fincfn 8939  ℝcr 11103  [,]cicc 13379  ∏cprod 15962  volcvol 25631  volncvoln 47280

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-inf2 9606  ax-cc 10423  ax-ac2 10451  ax-cnex 11160  ax-resscn 11161  ax-1cn 11162  ax-icn 11163  ax-addcl 11164  ax-addrcl 11165  ax-mulcl 11166  ax-mulrcl 11167  ax-mulcom 11168  ax-addass 11169  ax-mulass 11170  ax-distr 11171  ax-i2m1 11172  ax-1ne0 11173  ax-1rid 11174  ax-rnegex 11175  ax-rrecex 11176  ax-cnre 11177  ax-pre-lttri 11178  ax-pre-lttrn 11179  ax-pre-ltadd 11180  ax-pre-mulgt0 11181  ax-pre-sup 11182  ax-addf 11183  ax-mulf 11184

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-disj 5077  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-supp 8153  df-tpos 8218  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-oadd 8453  df-omul 8454  df-er 8690  df-map 8822  df-pm 8823  df-ixp 8892  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9318  df-fi 9367  df-sup 9398  df-inf 9399  df-oi 9468  df-dju 9892  df-card 9930  df-acn 9933  df-ac 10105  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11447  df-neg 11448  df-div 11876  df-nn 12238  df-2 12307  df-3 12308  df-4 12309  df-5 12310  df-6 12311  df-7 12312  df-8 12313  df-9 12314  df-n0 12509  df-z 12596  df-dec 12716  df-uz 12867  df-q 12977  df-rp 13021  df-xneg 13141  df-xadd 13142  df-xmul 13143  df-ioo 13380  df-ico 13382  df-icc 13383  df-fz 13540  df-fzo 13688  df-fl 13830  df-seq 14043  df-exp 14103  df-hash 14372  df-cj 15155  df-re 15156  df-im 15157  df-sqrt 15291  df-abs 15292  df-clim 15544  df-rlim 15545  df-sum 15743  df-prod 15963  df-struct 17211  df-sets 17228  df-slot 17246  df-ndx 17258  df-base 17274  df-ress 17295  df-plusg 17327  df-mulr 17328  df-starv 17329  df-sca 17330  df-vsca 17331  df-ip 17332  df-tset 17333  df-ple 17334  df-ds 17336  df-unif 17337  df-hom 17338  df-cco 17339  df-rest 17479  df-topn 17480  df-0g 17498  df-gsum 17499  df-topgen 17500  df-pt 17501  df-prds 17504  df-pws 17506  df-xrs 17560  df-qtop 17565  df-imas 17566  df-xps 17568  df-mre 17642  df-mrc 17643  df-acs 17645  df-mgm 18702  df-sgrp 18781  df-mnd 18797  df-mhm 18845  df-submnd 18846  df-grp 19007  df-minusg 19008  df-sbg 19009  df-mulg 19138  df-subg 19193  df-ghm 19288  df-cntz 19391  df-cmn 19856  df-abl 19857  df-mgp 20221  df-rng 20235  df-ur 20268  df-ring 20321  df-cring 20322  df-oppr 20424  df-dvdsr 20444  df-unit 20445  df-invr 20475  df-dvr 20488  df-rhm 20559  df-subrng 20654  df-subrg 20678  df-drng 20838  df-field 20839  df-abv 20921  df-staf 20951  df-srng 20952  df-lmod 20992  df-lss 21062  df-lmhm 21152  df-lvec 21233  df-sra 21303  df-rgmod 21304  df-psmet 21523  df-xmet 21524  df-met 21525  df-bl 21526  df-mopn 21527  df-cnfld 21532  df-refld 21764  df-phl 21785  df-dsmm 21891  df-frlm 21906  df-top 23060  df-topon 23077  df-topsp 23099  df-bases 23112  df-cn 23393  df-cnp 23394  df-cmp 23553  df-tx 23728  df-hmeo 23921  df-xms 24486  df-ms 24487  df-tms 24488  df-nm 24748  df-ngp 24749  df-tng 24750  df-nrg 24751  df-nlm 24752  df-cncf 25046  df-clm 25231  df-cph 25336  df-tcph 25337  df-rrx 25553  df-ovol 25632  df-vol 25633  df-salg 47051  df-sumge0 47105  df-mea 47192  df-ome 47232  df-caragen 47234  df-ovoln 47279  df-voln 47281

This theorem is used by: (None)