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 47793
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 1946 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘 𝑗 ∈ 𝑋
64, 5nfan 1931 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑘(𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋)
7 nfcsb1v 3870 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴
8 nfcv 2922 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘ℝ
97, 8nfel 2936 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ
106, 9nfim 1928 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)
11 eleq1w 2843 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↔ 𝑗 ∈ 𝑋))
1211anbi2d 642 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑗 → ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑋) ↔ (𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋)))
13 csbeq1a 3860 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → 𝐴 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
1413eleq1d 2845 . . . . . . . . . 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 2276 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 ∈ ℝ)
18 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴) = (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)
1918fvmpts 6997 . . . . . . . 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 3870 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵
2221, 8nfel 2936 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑘⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ
236, 22nfim 1928 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑘((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)
24 csbeq1a 3860 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑗 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
2524eleq1d 2845 . . . . . . . . . 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 2276 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 ∈ ℝ)
29 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵) = (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)
3029fvmpts 6997 . . . . . . . 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 7438 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
3332ixpeq2dva 8943 . . . . 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(,)
357, 34, 21nfov 7450 . . . . . . 7 Ⅎ𝑘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
36 nfcv 2922 . . . . . . 7 Ⅎ𝑗(𝐴(,)𝐵)
3713equcoms 2052 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑘 → 𝐴 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴)
3837eqcomd 2766 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 = 𝐴)
39 eqidd 2761 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → 𝐴 = 𝐴)
4038, 39eqtrd 2795 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴 = 𝐴)
4124equcoms 2052 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑘 → 𝐵 = ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)
4241eqcomd 2766 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝑘 → ⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵 = 𝐵)
4340, 42oveq12d 7438 . . . . . . 7 (𝑗 = 𝑘 → (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵) = (𝐴(,)𝐵))
4435, 36, 43cbvixp 8945 . . . . . 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 2795 . . . 4 (𝜑 → X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = X𝑘 ∈ 𝑋 (𝐴(,)𝐵))
472, 46eqtr4d 2798 . . 3 (𝜑 → 𝐼 = X𝑗 ∈ 𝑋 (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)(,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)))
4847fveq2d 6889 . 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 7117 . . 3 (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴):𝑋⟶ℝ)
524, 27, 29fmptdf 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))
5449, 50, 51, 52, 53vonn0ioo 47790 . 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 7438 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗)) = (⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
5655fveq2d 6889 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
5717, 28voliooico 47095 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
5857eqcomd 2766 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴[,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
5956, 58eqtrd 2795 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ 𝑋) → (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
6059prodeq2dv 16095 . . 3 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)))
6143fveq2d 6889 . . . . 5 (𝑗 = 𝑘 → (vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵)) = (vol‘(𝐴(,)𝐵)))
62 nfcv 2922 . . . . 5 Ⅎ𝑘𝑋
63 nfcv 2922 . . . . 5 Ⅎ𝑗𝑋
64 nfcv 2922 . . . . . 6 Ⅎ𝑘vol
6564, 35nffv 6895 . . . . 5 Ⅎ𝑘(vol‘(⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐴(,)⦋𝑗 / 𝑘⦌𝐵))
66 nfcv 2922 . . . . 5 Ⅎ𝑗(vol‘(𝐴(,)𝐵))
6761, 62, 63, 65, 66cbvprod 16087 . . . 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 2795 . 2 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ 𝑋 (vol‘(((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐴)‘𝑗)[,)((𝑘 ∈ 𝑋 ↦ 𝐵)‘𝑗))) = ∏𝑘 ∈ 𝑋 (vol‘(𝐴(,)𝐵)))
7048, 54, 693eqtrd 2799 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 1569  Ⅎwnf 1815   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ⦋csb 3846  ∅c0 4278   ↦ cmpt 5185  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  Xcixp 8928  Fincfn 8976  ℝcr 11202  (,)cioo 13479  [,)cico 13481  ∏cprod 16077  volcvol 25789  volncvoln 47641
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 9645  ax-cc 10516  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280  ax-pre-sup 11281  ax-addf 11282  ax-mulf 11283
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 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  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 8180  df-tpos 8246  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-oadd 8483  df-omul 8484  df-er 8720  df-map 8852  df-pm 8853  df-ixp 8929  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-fsupp 9357  df-fi 9406  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9507  df-dju 9985  df-card 10023  df-acn 10026  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-div 11977  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-5 12411  df-6 12412  df-7 12413  df-8 12414  df-9 12415  df-n0 12610  df-z 12697  df-dec 12818  df-uz 12969  df-q 13079  df-rp 13124  df-xneg 13244  df-xadd 13245  df-xmul 13246  df-ioo 13483  df-ico 13485  df-icc 13486  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-fl 13935  df-seq 14148  df-exp 14208  df-hash 14478  df-cj 15271  df-re 15272  df-im 15273  df-sqrt 15407  df-abs 15408  df-clim 15660  df-rlim 15661  df-sum 15859  df-prod 16078  df-struct 17330  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-mulr 17447  df-starv 17448  df-sca 17449  df-vsca 17450  df-ip 17451  df-tset 17452  df-ple 17453  df-ds 17455  df-unif 17456  df-hom 17457  df-cco 17458  df-rest 17598  df-topn 17599  df-0g 17617  df-gsum 17618  df-topgen 17619  df-pt 17620  df-prds 17623  df-pws 17625  df-xrs 17679  df-qtop 17684  df-imas 17685  df-xps 17687  df-mre 17761  df-mrc 17762  df-acs 17764  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-mhm 18983  df-submnd 18984  df-grp 19152  df-minusg 19153  df-sbg 19154  df-mulg 19283  df-subg 19338  df-ghm 19433  df-cntz 19536  df-cmn 20001  df-abl 20002  df-mgp 20366  df-rng 20380  df-ur 20413  df-ring 20466  df-cring 20467  df-oppr 20572  df-dvdsr 20592  df-unit 20593  df-invr 20623  df-dvr 20636  df-rhm 20707  df-subrng 20803  df-subrg 20827  df-drng 20987  df-field 20988  df-abv 21071  df-staf 21101  df-srng 21102  df-lmod 21142  df-lss 21212  df-lmhm 21302  df-lvec 21383  df-sra 21453  df-rgmod 21454  df-psmet 21675  df-xmet 21676  df-met 21677  df-bl 21678  df-mopn 21679  df-cnfld 21684  df-refld 21916  df-phl 21937  df-dsmm 22043  df-frlm 22058  df-top 23217  df-topon 23234  df-topsp 23256  df-bases 23269  df-cn 23550  df-cnp 23551  df-cmp 23710  df-tx 23886  df-hmeo 24079  df-xms 24644  df-ms 24645  df-tms 24646  df-nm 24906  df-ngp 24907  df-tng 24908  df-nrg 24909  df-nlm 24910  df-cncf 25204  df-clm 25389  df-cph 25494  df-tcph 25495  df-rrx 25711  df-ovol 25790  df-vol 25791  df-salg 47412  df-sumge0 47466  df-mea 47553  df-ome 47593  df-caragen 47595  df-ovoln 47640  df-voln 47642
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator