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Theorem hspmbl

Description: Any half-space of the n-dimensional Real numbers is Lebesgue measurable. Lemma 115F of Fremlin1 p. 31. (Contributed by Glauco Siliprandi, 24-Dec-2020)

Ref Expression
Hypotheses hspmbl.1 H=xFinlx,ykxifk=l−∞y
hspmbl.x φXFin
hspmbl.i φKX
hspmbl.y φY
Assertion hspmbl φKHXYdomvolnX

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hspmbl.1 H=xFinlx,ykxifk=l−∞y
2 hspmbl.x φXFin
3 hspmbl.i φKX
4 hspmbl.y φY
5 2 ovnome φvoln*XOutMeas
6 eqid domvoln*X=domvoln*X
7 eqid CaraGenvoln*X=CaraGenvoln*X
8 ovex −∞YV
9 reex V
10 8 9 ifex ifp=K−∞YV
11 10 ixpssmap pXifp=K−∞YpXifp=K−∞YX
12 iftrue p=Kifp=K−∞Y=−∞Y
13 ioossre −∞Y
14 13 a1i p=K−∞Y
15 12 14 eqsstrd p=Kifp=K−∞Y
16 iffalse ¬p=Kifp=K−∞Y=
17 ssid
18 17 a1i ¬p=K
19 16 18 eqsstrd ¬p=Kifp=K−∞Y
20 15 19 pm2.61i ifp=K−∞Y
21 20 rgenw pXifp=K−∞Y
22 iunss pXifp=K−∞YpXifp=K−∞Y
23 21 22 mpbir pXifp=K−∞Y
24 mapss VpXifp=K−∞YpXifp=K−∞YXX
25 9 23 24 mp2an pXifp=K−∞YXX
26 11 25 sstri pXifp=K−∞YX
27 10 rgenw pXifp=K−∞YV
28 ixpexg pXifp=K−∞YVpXifp=K−∞YV
29 27 28 ax-mp pXifp=K−∞YV
30 elpwg pXifp=K−∞YVpXifp=K−∞Y𝒫XpXifp=K−∞YX
31 29 30 ax-mp pXifp=K−∞Y𝒫XpXifp=K−∞YX
32 26 31 mpbir pXifp=K−∞Y𝒫X
33 32 a1i φpXifp=K−∞Y𝒫X
34 equid x=x
35 eqid =
36 equequ1 k=pk=lp=l
37 36 ifbid k=pifk=l−∞y=ifp=l−∞y
38 37 cbvixpv kxifk=l−∞y=pxifp=l−∞y
39 34 35 38 mpoeq123i lx,ykxifk=l−∞y=lx,ypxifp=l−∞y
40 39 mpteq2i xFinlx,ykxifk=l−∞y=xFinlx,ypxifp=l−∞y
41 1 40 eqtri H=xFinlx,ypxifp=l−∞y
42 41 2 3 4 hspval φKHXY=pXifp=K−∞Y
43 2 ovnf φvoln*X:𝒫X0+∞
44 43 fdmd φdomvoln*X=𝒫X
45 44 unieqd φdomvoln*X=𝒫X
46 unipw 𝒫X=X
47 46 a1i φ𝒫X=X
48 45 47 eqtrd φdomvoln*X=X
49 48 pweqd φ𝒫domvoln*X=𝒫X
50 42 49 eleq12d φKHXY𝒫domvoln*XpXifp=K−∞Y𝒫X
51 33 50 mpbird φKHXY𝒫domvoln*X
52 simpl φa𝒫domvoln*Xφ
53 simpr φa𝒫domvoln*Xa𝒫domvoln*X
54 52 49 syl φa𝒫domvoln*X𝒫domvoln*X=𝒫X
55 53 54 eleqtrd φa𝒫domvoln*Xa𝒫X
56 2 adantr φa𝒫XXFin
57 inss1 aKHXYa
58 57 a1i a𝒫XaKHXYa
59 elpwi a𝒫XaX
60 58 59 sstrd a𝒫XaKHXYX
61 60 adantl φa𝒫XaKHXYX
62 56 61 ovnxrcl φa𝒫Xvoln*XaKHXY*
63 59 adantl φa𝒫XaX
64 63 ssdifssd φa𝒫XaKHXYX
65 56 64 ovnxrcl φa𝒫Xvoln*XaKHXY*
66 62 65 xaddcld φa𝒫Xvoln*XaKHXY+𝑒voln*XaKHXY*
67 pnfge voln*XaKHXY+𝑒voln*XaKHXY*voln*XaKHXY+𝑒voln*XaKHXY+∞
68 66 67 syl φa𝒫Xvoln*XaKHXY+𝑒voln*XaKHXY+∞
69 68 adantr φa𝒫Xvoln*Xa=+∞voln*XaKHXY+𝑒voln*XaKHXY+∞
70 id voln*Xa=+∞voln*Xa=+∞
71 70 eqcomd voln*Xa=+∞+∞=voln*Xa
72 71 adantl φa𝒫Xvoln*Xa=+∞+∞=voln*Xa
73 69 72 breqtrd φa𝒫Xvoln*Xa=+∞voln*XaKHXY+𝑒voln*XaKHXYvoln*Xa
74 simpl φa𝒫X¬voln*Xa=+∞φa𝒫X
75 56 63 ovncl φa𝒫Xvoln*Xa0+∞
76 75 adantr φa𝒫X¬voln*Xa=+∞voln*Xa0+∞
77 neqne ¬voln*Xa=+∞voln*Xa+∞
78 77 adantl φa𝒫X¬voln*Xa=+∞voln*Xa+∞
79 ge0xrre voln*Xa0+∞voln*Xa+∞voln*Xa
80 76 78 79 syl2anc φa𝒫X¬voln*Xa=+∞voln*Xa
81 56 adantr φa𝒫Xvoln*XaXFin
82 3 ad2antrr φa𝒫Xvoln*XaKX
83 4 ad2antrr φa𝒫Xvoln*XaY
84 simpr φa𝒫Xvoln*Xavoln*Xa
85 63 adantr φa𝒫Xvoln*XaaX
86 sseq1 a=bajpX.ljpbjpX.ljp
87 86 rabbidv a=bl2X|ajpX.ljp=l2X|bjpX.ljp
88 87 cbvmptv a𝒫Xl2X|ajpX.ljp=b𝒫Xl2X|bjpX.ljp
89 simpl i=hpXi=h
90 89 coeq2d i=hpX.i=.h
91 90 fveq1d i=hpX.ip=.hp
92 91 fveq2d i=hpXvol.ip=vol.hp
93 92 prodeq2dv i=hpXvol.ip=pXvol.hp
94 93 cbvmptv i2XpXvol.ip=h2XpXvol.hp
95 fveq2 n=p.min=.mip
96 95 cbvixpv nX.min=pX.mip
97 96 a1i m=hnX.min=pX.mip
98 fveq1 m=hmi=hi
99 98 coeq2d m=h.mi=.hi
100 99 fveq1d m=h.mip=.hip
101 100 ixpeq2dv m=hpX.mip=pX.hip
102 97 101 eqtrd m=hnX.min=pX.hip
103 102 adantr m=hinX.min=pX.hip
104 103 iuneq2dv m=hinX.min=ipX.hip
105 104 sseq2d m=hainX.minaipX.hip
106 105 cbvrabv m2X|ainX.min=h2X|aipX.hip
107 fveq1 h=lhi=li
108 107 coeq2d h=l.hi=.li
109 108 fveq1d h=l.hip=.lip
110 109 ixpeq2dv h=lpX.hip=pX.lip
111 110 adantr h=lipX.hip=pX.lip
112 111 iuneq2dv h=lipX.hip=ipX.lip
113 fveq2 i=jli=lj
114 113 coeq2d i=j.li=.lj
115 114 fveq1d i=j.lip=.ljp
116 115 ixpeq2dv i=jpX.lip=pX.ljp
117 116 cbviunv ipX.lip=jpX.ljp
118 117 a1i h=lipX.lip=jpX.ljp
119 112 118 eqtrd h=lipX.hip=jpX.ljp
120 119 sseq2d h=laipX.hipajpX.ljp
121 120 cbvrabv h2X|aipX.hip=l2X|ajpX.ljp
122 106 121 eqtri m2X|ainX.min=l2X|ajpX.ljp
123 122 mpteq2i a𝒫Xm2X|ainX.min=a𝒫Xl2X|ajpX.ljp
124 123 a1i c=ba𝒫Xm2X|ainX.min=a𝒫Xl2X|ajpX.ljp
125 id c=bc=b
126 124 125 fveq12d c=ba𝒫Xm2X|ainX.minc=a𝒫Xl2X|ajpX.ljpb
127 126 eleq2d c=bta𝒫Xm2X|ainX.mincta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb
128 2fveq3 m=pvol.im=vol.ip
129 128 cbvprodv mXvol.im=pXvol.ip
130 129 mpteq2i i2XmXvol.im=i2XpXvol.ip
131 130 a1i m=ji2XmXvol.im=i2XpXvol.ip
132 fveq2 m=jtm=tj
133 131 132 fveq12d m=ji2XmXvol.imtm=i2XpXvol.iptj
134 133 cbvmptv mi2XmXvol.imtm=ji2XpXvol.iptj
135 134 a1i c=bmi2XmXvol.imtm=ji2XpXvol.iptj
136 135 fveq2d c=bsum^mi2XmXvol.imtm=sum^ji2XpXvol.iptj
137 fveq2 c=bvoln*Xc=voln*Xb
138 137 oveq1d c=bvoln*Xc+𝑒s=voln*Xb+𝑒s
139 136 138 breq12d c=bsum^mi2XmXvol.imtmvoln*Xc+𝑒ssum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒s
140 127 139 anbi12d c=bta𝒫Xm2X|ainX.mincsum^mi2XmXvol.imtmvoln*Xc+𝑒sta𝒫Xl2X|ajpX.ljpbsum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒s
141 140 rabbidva2 c=bta𝒫Xm2X|ainX.minc|sum^mi2XmXvol.imtmvoln*Xc+𝑒s=ta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb|sum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒s
142 141 mpteq2dv c=bs+ta𝒫Xm2X|ainX.minc|sum^mi2XmXvol.imtmvoln*Xc+𝑒s=s+ta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb|sum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒s
143 eqidd s=ra𝒫Xl2X|ajpX.ljpb=a𝒫Xl2X|ajpX.ljpb
144 143 eleq2d s=rta𝒫Xl2X|ajpX.ljpbta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb
145 oveq2 s=rvoln*Xb+𝑒s=voln*Xb+𝑒r
146 145 breq2d s=rsum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒ssum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒r
147 144 146 anbi12d s=rta𝒫Xl2X|ajpX.ljpbsum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒sta𝒫Xl2X|ajpX.ljpbsum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒r
148 147 rabbidva2 s=rta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb|sum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒s=ta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb|sum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒r
149 148 cbvmptv s+ta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb|sum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒s=r+ta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb|sum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒r
150 149 a1i c=bs+ta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb|sum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒s=r+ta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb|sum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒r
151 142 150 eqtrd c=bs+ta𝒫Xm2X|ainX.minc|sum^mi2XmXvol.imtmvoln*Xc+𝑒s=r+ta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb|sum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒r
152 151 cbvmptv c𝒫Xs+ta𝒫Xm2X|ainX.minc|sum^mi2XmXvol.imtmvoln*Xc+𝑒s=b𝒫Xr+ta𝒫Xl2X|ajpX.ljpb|sum^ji2XpXvol.iptjvoln*Xb+𝑒r
153 2fveq3 m=p1sttjm=1sttjp
154 153 cbvmptv mX1sttjm=pX1sttjp
155 154 mpteq2i jmX1sttjm=jpX1sttjp
156 fveq2 i=jti=tj
157 156 fveq1d i=jtim=tjm
158 157 fveq2d i=j2ndtim=2ndtjm
159 158 mpteq2dv i=jmX2ndtim=mX2ndtjm
160 2fveq3 m=p2ndtjm=2ndtjp
161 160 cbvmptv mX2ndtjm=pX2ndtjp
162 161 a1i i=jmX2ndtjm=pX2ndtjp
163 159 162 eqtrd i=jmX2ndtim=pX2ndtjp
164 163 cbvmptv imX2ndtim=jpX2ndtjp
165 41 81 82 83 84 85 88 94 152 155 164 hspmbllem3 φa𝒫Xvoln*Xavoln*XaKHXY+𝑒voln*XaKHXYvoln*Xa
166 74 80 165 syl2anc φa𝒫X¬voln*Xa=+∞voln*XaKHXY+𝑒voln*XaKHXYvoln*Xa
167 73 166 pm2.61dan φa𝒫Xvoln*XaKHXY+𝑒voln*XaKHXYvoln*Xa
168 52 55 167 syl2anc φa𝒫domvoln*Xvoln*XaKHXY+𝑒voln*XaKHXYvoln*Xa
169 5 6 7 51 168 caragenel2d φKHXYCaraGenvoln*X
170 2 dmvon φdomvolnX=CaraGenvoln*X
171 170 eqcomd φCaraGenvoln*X=domvolnX
172 169 171 eleqtrd φKHXYdomvolnX