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 47905
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 1949 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘 𝑗 ∈ 𝑋
64, 5nfan 1934 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑘(𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋)
7 nfcsb1v 3875 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴
8 nfcv 2926 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘ℝ
97, 8nfel 2940 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ
106, 9nfim 1931 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)
11 eleq1w 2847 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↔ 𝑗 ∈ 𝑋))
1211anbi2d 642 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑗 → ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ↔ (𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋)))
13 csbeq1a 3865 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → 𝐴 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
1413eleq1d 2849 . . . . . . . . . 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 2280 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)
18 eqid 2763 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴) = (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)
1918fvmpts 7020 . . . . . . . 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 3875 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵
2221, 8nfel 2940 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ
236, 22nfim 1931 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)
24 csbeq1a 3865 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
2524eleq1d 2849 . . . . . . . . . 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 2280 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)
29 eqid 2763 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵) = (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)
3029fvmpts 7020 . . . . . . . 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 7461 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
3332ixpeq2dva 8968 . . . . 5 (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑗 ∈ 𝑋 (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
34 nfcv 2926 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑘(,)
357, 34, 21nfov 7473 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
36 nfcv 2926 . . . . . . 7 Ⅎ𝑗(𝐴(,)𝐵)
3713equcoms 2055 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑘 → 𝐴 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
3837eqcomd 2769 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 = 𝐴)
39 eqidd 2764 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → 𝐴 = 𝐴)
4038, 39eqtrd 2798 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 = 𝐴)
4124equcoms 2055 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
4241eqcomd 2769 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 = 𝐵)
4340, 42oveq12d 7461 . . . . . . 7 (𝑗 = 𝑘 → (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵) = (𝐴(,)𝐵))
4435, 36, 43cbvixp 8970 . . . . . 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 2798 . . . 4 (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴(,)𝐵))
472, 46eqtr4d 2801 . . 3 (𝜑 → 𝐼 = X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)))
4847fveq2d 6912 . 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 7141 . . 3 (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴):𝑋⟶ℝ)
524, 27, 29fmptdf 7141 . . 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))
5449, 50, 51, 52, 53vonn0ioo 47902 . 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 7461 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
5655fveq2d 6912 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
5717, 28voliooico 47207 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
5857eqcomd 2769 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
5956, 58eqtrd 2798 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
6059prodeq2dv 16119 . . 3 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
6143fveq2d 6912 . . . . 5 (𝑗 = 𝑘 → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(𝐴(,)𝐵)))
62 nfcv 2926 . . . . 5 Ⅎ𝑘𝑋
63 nfcv 2926 . . . . 5 Ⅎ𝑗𝑋
64 nfcv 2926 . . . . . 6 Ⅎ𝑘vol
6564, 35nffv 6918 . . . . 5 Ⅎ𝑘(vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
66 nfcv 2926 . . . . 5 Ⅎ𝑗(vol‘(𝐴(,)𝐵))
6761, 62, 63, 65, 66cbvprod 16111 . . . 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 2798 . 2 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴(,)𝐵)))
7048, 54, 693eqtrd 2802 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 2147   ≠ wne 2959  ⦋csb 3851  ∅c0 4281   ↦ cmpt 5189  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  Xcixp 8953  Fincfn 9001  ℝcr 11226  (,)cioo 13503  [,)cico 13505  ∏cprod 16101  volcvol 25814  volncvoln 47753
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-inf2 9669  ax-cc 10540  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304  ax-pre-sup 11305  ax-addf 11306  ax-mulf 11307
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-disj 5074  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-isom 6567  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-of 7717  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-supp 8205  df-tpos 8271  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-2o 8505  df-oadd 8508  df-omul 8509  df-er 8745  df-map 8877  df-pm 8878  df-ixp 8954  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-fsupp 9382  df-fi 9430  df-sup 9461  df-inf 9462  df-oi 9531  df-dju 10009  df-card 10047  df-acn 10050  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-div 12001  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-4 12434  df-5 12435  df-6 12436  df-7 12437  df-8 12438  df-9 12439  df-n0 12634  df-z 12721  df-dec 12842  df-uz 12993  df-q 13103  df-rp 13148  df-xneg 13268  df-xadd 13269  df-xmul 13270  df-ioo 13507  df-ico 13509  df-icc 13510  df-fz 13667  df-fzo 13816  df-fl 13959  df-seq 14172  df-exp 14232  df-hash 14502  df-cj 15295  df-re 15296  df-im 15297  df-sqrt 15431  df-abs 15432  df-clim 15684  df-rlim 15685  df-sum 15883  df-prod 16102  df-struct 17354  df-sets 17371  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-ress 17438  df-plusg 17470  df-mulr 17471  df-starv 17472  df-sca 17473  df-vsca 17474  df-ip 17475  df-tset 17476  df-ple 17477  df-ds 17479  df-unif 17480  df-hom 17481  df-cco 17482  df-rest 17622  df-topn 17623  df-0g 17641  df-gsum 17642  df-topgen 17643  df-pt 17644  df-prds 17647  df-pws 17649  df-xrs 17703  df-qtop 17708  df-imas 17709  df-xps 17711  df-mre 17785  df-mrc 17786  df-acs 17788  df-mgm 18845  df-sgrp 18937  df-mnd 18953  df-mhm 19007  df-submnd 19008  df-grp 19176  df-minusg 19177  df-sbg 19178  df-mulg 19307  df-subg 19362  df-ghm 19457  df-cntz 19561  df-cmn 20026  df-abl 20027  df-mgp 20391  df-rng 20405  df-ur 20438  df-ring 20491  df-cring 20492  df-oppr 20597  df-dvdsr 20617  df-unit 20618  df-invr 20648  df-dvr 20661  df-rhm 20732  df-subrng 20828  df-subrg 20852  df-drng 21012  df-field 21013  df-abv 21096  df-staf 21126  df-srng 21127  df-lmod 21167  df-lss 21237  df-lmhm 21327  df-lvec 21408  df-sra 21478  df-rgmod 21479  df-psmet 21700  df-xmet 21701  df-met 21702  df-bl 21703  df-mopn 21704  df-cnfld 21709  df-refld 21941  df-phl 21962  df-dsmm 22068  df-frlm 22083  df-top 23242  df-topon 23259  df-topsp 23281  df-bases 23294  df-cn 23575  df-cnp 23576  df-cmp 23735  df-tx 23911  df-hmeo 24104  df-xms 24669  df-ms 24670  df-tms 24671  df-nm 24931  df-ngp 24932  df-tng 24933  df-nrg 24934  df-nlm 24935  df-cncf 25229  df-clm 25414  df-cph 25519  df-tcph 25520  df-rrx 25736  df-ovol 25815  df-vol 25816  df-salg 47524  df-sumge0 47578  df-mea 47665  df-ome 47705  df-caragen 47707  df-ovoln 47752  df-voln 47754
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator