Theorem vonn0icc2 47702

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 490	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → 𝑗 ∈ 𝑋)
4		vonn0icc2.k	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
5		nfv 1946	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘 𝑗 ∈ 𝑋
6	4, 5	nfan 1931	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑘(𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋)
7		nfcsb1v 3870	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴
8		nfcv 2922	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘ℝ
9	7, 8	nfel 2936	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ
10	6, 9	nfim 1928	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)
11		eleq1w 2843	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↔ 𝑗 ∈ 𝑋))
12	11	anbi2d 642	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ↔ (𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋)))
13		csbeq1a 3860	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → 𝐴 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
14	13	eleq1d 2845	. . . . . . . . . 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 2760	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴) = (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)
19	18	fvmpts 6997	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑗 ∈ 𝑋 ∧ ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
20	3, 17, 19	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
21		nfcsb1v 3870	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵
22	21, 8	nfel 2936	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ
23	6, 22	nfim 1928	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)
24		csbeq1a 3860	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑗 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
25	24	eleq1d 2845	. . . . . . . . . 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 2760	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵) = (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)
30	29	fvmpts 6997	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑗 ∈ 𝑋 ∧ ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
31	3, 28, 30	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
32	20, 31	oveq12d 7438	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
33	32	ixpeq2dva 8940	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑗 ∈ 𝑋 (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
34		nfcv 2922	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑘[,]
35	7, 34, 21	nfov 7450	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
36		nfcv 2922	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑗(𝐴[,]𝐵)
37	13	equcoms 2052	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → 𝐴 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
38	37	eqcomd 2766	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 = 𝐴)
39		eqidd 2761	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → 𝐴 = 𝐴)
40	38, 39	eqtrd 2795	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 = 𝐴)
41	24	equcoms 2052	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
42	41	eqcomd 2766	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 = 𝐵)
43	40, 42	oveq12d 7438	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵) = (𝐴[,]𝐵))
44	35, 36, 43	cbvixp 8942	. . . . . 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 2795	. . . 4 ⊢ (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴[,]𝐵))
47	2, 46	eqtr4d 2798	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐼 = X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)))
48	47	fveq2d 6889	. 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 7117	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴):𝑋⟶ℝ)
52	4, 27, 29	fmptdf 7117	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵):𝑋⟶ℝ)
53		eqid 2760	. . 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 47698	. 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 6889	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
56	55	prodeq2dv 16090	. . 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 6889	. . . . 5 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(𝐴[,]𝐵)))
58		nfcv 2922	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘𝑋
59		nfcv 2922	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑗𝑋
60		nfcv 2922	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘vol
61	60, 35	nffv 6895	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑘(vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,]⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
62		nfcv 2922	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑗(vol‘(𝐴[,]𝐵))
63	57, 58, 59, 61, 62	cbvprod 16082	. . . 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 2795	. 2 ⊢ (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,]((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴[,]𝐵)))
66	48, 54, 65	3eqtrd 2799	1 ⊢ (𝜑 → ((voln‘𝑋)‘𝐼) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴[,]𝐵)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569  Ⅎwnf 1815   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ⦋csb 3846  ∅c0 4278   ↦ cmpt 5185  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  Xcixp 8925  Fincfn 8973  ℝcr 11199  [,]cicc 13479  ∏cprod 16072  volcvol 25784  volncvoln 47548

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cc 10513  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279  ax-mulf 11280

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-disj 5070  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-tpos 8243  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-oadd 8480  df-omul 8481  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-dju 9982  df-card 10020  df-acn 10023  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-sum 15854  df-prod 16073  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-pws 17620  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-mhm 18978  df-submnd 18979  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-sbg 19149  df-mulg 19278  df-subg 19333  df-ghm 19428  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-abl 19997  df-mgp 20361  df-rng 20375  df-ur 20408  df-ring 20461  df-cring 20462  df-oppr 20567  df-dvdsr 20587  df-unit 20588  df-invr 20618  df-dvr 20631  df-rhm 20702  df-subrng 20798  df-subrg 20822  df-drng 20982  df-field 20983  df-abv 21066  df-staf 21096  df-srng 21097  df-lmod 21137  df-lss 21207  df-lmhm 21297  df-lvec 21378  df-sra 21448  df-rgmod 21449  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-cnfld 21679  df-refld 21911  df-phl 21932  df-dsmm 22038  df-frlm 22053  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-cmp 23705  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-nm 24901  df-ngp 24902  df-tng 24903  df-nrg 24904  df-nlm 24905  df-cncf 25199  df-clm 25384  df-cph 25489  df-tcph 25490  df-rrx 25706  df-ovol 25785  df-vol 25786  df-salg 47319  df-sumge0 47373  df-mea 47460  df-ome 47500  df-caragen 47502  df-ovoln 47547  df-voln 47549

This theorem is used by: (None)