Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  vonn0ioo2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem vonn0ioo2 47644
Description: The n-dimensional Lebesgue measure of an open interval when the dimension of the space is nonzero. This is the first statement in Proposition 115G (d) of [Fremlin1] p. 32. (Contributed by Glauco Siliprandi, 8-Apr-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
vonn0ioo2.k Ⅎ𝑘𝜑
vonn0ioo2.x (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
vonn0ioo2.n (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
vonn0ioo2.a ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ)
vonn0ioo2.b ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐵 ∈ ℝ)
vonn0ioo2.i 𝐼 = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴(,)𝐵)
Assertion
Ref Expression
vonn0ioo2 (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 vonn0ioo2
Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 vonn0ioo2.i . . . . 5 𝐼 = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴(,)𝐵)
21a1i 11 . . . 4 (𝜑 → 𝐼 = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴(,)𝐵))
3 simpr 490 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → 𝑗 ∈ 𝑋)
4 vonn0ioo2.k . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘𝜑
5 nfv 1947 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘 𝑗 ∈ 𝑋
64, 5nfan 1932 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑘(𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋)
7 nfcsb1v 3871 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴
8 nfcv 2923 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘ℝ
97, 8nfel 2937 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ
106, 9nfim 1929 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)
11 eleq1w 2844 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↔ 𝑗 ∈ 𝑋))
1211anbi2d 642 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑗 → ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ↔ (𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋)))
13 csbeq1a 3861 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → 𝐴 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
1413eleq1d 2846 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑗 → (𝐴 ∈ ℝ ↔ ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ))
1512, 14imbi12d 347 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑗 → (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)))
16 vonn0ioo2.a . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐴 ∈ ℝ)
1710, 15, 16chvarfv 2277 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)
18 eqid 2761 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴) = (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)
1918fvmpts 6989 . . . . . . . 8 ((𝑗 ∈ 𝑋 ∧ ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
203, 17, 19syl2anc 596 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
21 nfcsb1v 3871 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵
2221, 8nfel 2937 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ
236, 22nfim 1929 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)
24 csbeq1a 3861 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
2524eleq1d 2846 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑗 → (𝐵 ∈ ℝ ↔ ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ))
2612, 25imbi12d 347 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑗 → (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐵 ∈ ℝ) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)))
27 vonn0ioo2.b . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) → 𝐵 ∈ ℝ)
2823, 26, 27chvarfv 2277 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)
29 eqid 2761 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵) = (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)
3029fvmpts 6989 . . . . . . . 8 ((𝑗 ∈ 𝑋 ∧ ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
313, 28, 30syl2anc 596 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗) = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
3220, 31oveq12d 7430 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
3332ixpeq2dva 8924 . . . . 5 (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑗 ∈ 𝑋 (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
34 nfcv 2923 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘(,)
357, 34, 21nfov 7442 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
36 nfcv 2923 . . . . . . 7 Ⅎ𝑗(𝐴(,)𝐵)
3713equcoms 2053 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑘 → 𝐴 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
3837eqcomd 2767 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 = 𝐴)
39 eqidd 2762 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → 𝐴 = 𝐴)
4038, 39eqtrd 2796 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 = 𝐴)
4124equcoms 2053 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
4241eqcomd 2767 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 = 𝐵)
4340, 42oveq12d 7430 . . . . . . 7 (𝑗 = 𝑘 → (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵) = (𝐴(,)𝐵))
4435, 36, 43cbvixp 8926 . . . . . 6 X𝑗 ∈ 𝑋 (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵) = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴(,)𝐵)
4544a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵) = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴(,)𝐵))
4633, 45eqtrd 2796 . . . 4 (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴(,)𝐵))
472, 46eqtr4d 2799 . . 3 (𝜑 → 𝐼 = X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)))
4847fveq2d 6881 . 2 (𝜑 → ((voln‘𝑋)‘𝐼) = ((voln‘𝑋)‘X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))))
49 vonn0ioo2.x . . 3 (𝜑 → 𝑋 ∈ Fin)
50 vonn0ioo2.n . . 3 (𝜑 → 𝑋 ≠ ∅)
514, 16, 18fmptdf 7109 . . 3 (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴):𝑋⟶ℝ)
524, 27, 29fmptdf 7109 . . 3 (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵):𝑋⟶ℝ)
53 eqid 2761 . . 3 X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))
5449, 50, 51, 52, 53vonn0ioo 47641 . 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))))
5520, 31oveq12d 7430 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
5655fveq2d 6881 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
5717, 28voliooico 46946 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
5857eqcomd 2767 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
5956, 58eqtrd 2796 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
6059prodeq2dv 16070 . . 3 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
6143fveq2d 6881 . . . . 5 (𝑗 = 𝑘 → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(𝐴(,)𝐵)))
62 nfcv 2923 . . . . 5 Ⅎ𝑘𝑋
63 nfcv 2923 . . . . 5 Ⅎ𝑗𝑋
64 nfcv 2923 . . . . . 6 Ⅎ𝑘vol
6564, 35nffv 6887 . . . . 5 Ⅎ𝑘(vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
66 nfcv 2923 . . . . 5 Ⅎ𝑗(vol‘(𝐴(,)𝐵))
6761, 62, 63, 65, 66cbvprod 16062 . . . 4 ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴(,)𝐵))
6867a1i 11 . . 3 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴(,)𝐵)))
6960, 68eqtrd 2796 . 2 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴(,)𝐵)))
7048, 54, 693eqtrd 2800 1 (𝜑 → ((voln‘𝑋)‘𝐼) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴(,)𝐵)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570  Ⅎwnf 1816   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  ⦋csb 3847  ∅c0 4279   ↦ cmpt 5186  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  Xcixp 8909  Fincfn 8957  ℝcr 11180  (,)cioo 13457  [,)cico 13459  ∏cprod 16052  volcvol 25764  volncvoln 47492
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-inf2 9626  ax-cc 10494  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258  ax-pre-sup 11259  ax-addf 11260  ax-mulf 11261
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-disj 5071  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-isom 6540  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7682  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-supp 8162  df-tpos 8227  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-2o 8461  df-oadd 8464  df-omul 8465  df-er 8701  df-map 8833  df-pm 8834  df-ixp 8910  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-fsupp 9338  df-fi 9387  df-sup 9418  df-inf 9419  df-oi 9488  df-dju 9963  df-card 10001  df-acn 10004  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-div 11955  df-nn 12317  df-2 12386  df-3 12387  df-4 12388  df-5 12389  df-6 12390  df-7 12391  df-8 12392  df-9 12393  df-n0 12588  df-z 12675  df-dec 12796  df-uz 12947  df-q 13057  df-rp 13102  df-xneg 13222  df-xadd 13223  df-xmul 13224  df-ioo 13461  df-ico 13463  df-icc 13464  df-fz 13621  df-fzo 13769  df-fl 13912  df-seq 14125  df-exp 14185  df-hash 14455  df-cj 15246  df-re 15247  df-im 15248  df-sqrt 15382  df-abs 15383  df-clim 15635  df-rlim 15636  df-sum 15834  df-prod 16053  df-struct 17305  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-plusg 17421  df-mulr 17422  df-starv 17423  df-sca 17424  df-vsca 17425  df-ip 17426  df-tset 17427  df-ple 17428  df-ds 17430  df-unif 17431  df-hom 17432  df-cco 17433  df-rest 17573  df-topn 17574  df-0g 17592  df-gsum 17593  df-topgen 17594  df-pt 17595  df-prds 17598  df-pws 17600  df-xrs 17654  df-qtop 17659  df-imas 17660  df-xps 17662  df-mre 17736  df-mrc 17737  df-acs 17739  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-mhm 18958  df-submnd 18959  df-grp 19127  df-minusg 19128  df-sbg 19129  df-mulg 19258  df-subg 19313  df-ghm 19408  df-cntz 19511  df-cmn 19976  df-abl 19977  df-mgp 20341  df-rng 20355  df-ur 20388  df-ring 20441  df-cring 20442  df-oppr 20547  df-dvdsr 20567  df-unit 20568  df-invr 20598  df-dvr 20611  df-rhm 20682  df-subrng 20778  df-subrg 20802  df-drng 20962  df-field 20963  df-abv 21046  df-staf 21076  df-srng 21077  df-lmod 21117  df-lss 21187  df-lmhm 21277  df-lvec 21358  df-sra 21428  df-rgmod 21429  df-psmet 21650  df-xmet 21651  df-met 21652  df-bl 21653  df-mopn 21654  df-cnfld 21659  df-refld 21891  df-phl 21912  df-dsmm 22018  df-frlm 22033  df-top 23192  df-topon 23209  df-topsp 23231  df-bases 23244  df-cn 23525  df-cnp 23526  df-cmp 23685  df-tx 23861  df-hmeo 24054  df-xms 24619  df-ms 24620  df-tms 24621  df-nm 24881  df-ngp 24882  df-tng 24883  df-nrg 24884  df-nlm 24885  df-cncf 25179  df-clm 25364  df-cph 25469  df-tcph 25470  df-rrx 25686  df-ovol 25765  df-vol 25766  df-salg 47263  df-sumge0 47317  df-mea 47404  df-ome 47444  df-caragen 47446  df-ovoln 47491  df-voln 47493
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator