Metamath Proof Explorer


Theorem hspmbllem1

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

Ref Expression
Hypotheses hspmbllem1.x φXFin
hspmbllem1.k φKX
hspmbllem1.y φY
hspmbllem1.a φA:X
hspmbllem1.b φB:X
hspmbllem1.l L=xFinax,bxifx=0kxvolakbk
hspmbllem1.t T=ycXhXifhXKchifchychy
hspmbllem1.s S=xcXhXifh=Kifxchchxch
Assertion hspmbllem1 φALXB=ALXTYB+𝑒SYALXB

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hspmbllem1.x φXFin
2 hspmbllem1.k φKX
3 hspmbllem1.y φY
4 hspmbllem1.a φA:X
5 hspmbllem1.b φB:X
6 hspmbllem1.l L=xFinax,bxifx=0kxvolakbk
7 hspmbllem1.t T=ycXhXifhXKchifchychy
8 hspmbllem1.s S=xcXhXifh=Kifxchchxch
9 rge0ssre 0+∞
10 7 3 1 5 hsphoif φTYB:X
11 6 1 4 10 hoidmvcl φALXTYB0+∞
12 9 11 sselid φALXTYB
13 8 3 1 4 hoidifhspf φSYA:X
14 6 1 13 5 hoidmvcl φSYALXB0+∞
15 9 14 sselid φSYALXB
16 12 15 rexaddd φALXTYB+𝑒SYALXB=ALXTYB+SYALXB
17 2 ne0d φX
18 6 1 17 4 10 hoidmvn0val φALXTYB=kXvolAkTYBk
19 6 1 17 13 5 hoidmvn0val φSYALXB=kXvolSYAkBk
20 18 19 oveq12d φALXTYB+SYALXB=kXvolAkTYBk+kXvolSYAkBk
21 uncom XKK=KXK
22 21 a1i φXKK=KXK
23 2 snssd φKX
24 undif KXKXK=X
25 23 24 sylib φKXK=X
26 22 25 eqtrd φXKK=X
27 26 eqcomd φX=XKK
28 27 prodeq1d φkXvolAkTYBk=kXKKvolAkTYBk
29 nfv kφ
30 nfcv _kvolAKTYBK
31 difssd φXKX
32 1 31 ssfid φXKFin
33 neldifsnd φ¬KXK
34 4 adantr φkXKA:X
35 31 sselda φkXKkX
36 34 35 ffvelcdmd φkXKAk
37 3 adantr φkXKY
38 1 adantr φkXKXFin
39 5 adantr φkXKB:X
40 7 37 38 39 hsphoif φkXKTYB:X
41 40 35 ffvelcdmd φkXKTYBk
42 volicore AkTYBkvolAkTYBk
43 36 41 42 syl2anc φkXKvolAkTYBk
44 43 recnd φkXKvolAkTYBk
45 fveq2 k=KAk=AK
46 fveq2 k=KTYBk=TYBK
47 45 46 oveq12d k=KAkTYBk=AKTYBK
48 47 fveq2d k=KvolAkTYBk=volAKTYBK
49 4 2 ffvelcdmd φAK
50 10 2 ffvelcdmd φTYBK
51 volicore AKTYBKvolAKTYBK
52 49 50 51 syl2anc φvolAKTYBK
53 52 recnd φvolAKTYBK
54 29 30 32 2 33 44 48 53 fprodsplitsn φkXKKvolAkTYBk=kXKvolAkTYBkvolAKTYBK
55 7 37 38 39 35 hsphoival φkXKTYBk=ifkXKBkifBkYBkY
56 iftrue kXKifkXKBkifBkYBkY=Bk
57 56 adantl φkXKifkXKBkifBkYBkY=Bk
58 55 57 eqtrd φkXKTYBk=Bk
59 58 oveq2d φkXKAkTYBk=AkBk
60 59 fveq2d φkXKvolAkTYBk=volAkBk
61 60 prodeq2dv φkXKvolAkTYBk=kXKvolAkBk
62 61 oveq1d φkXKvolAkTYBkvolAKTYBK=kXKvolAkBkvolAKTYBK
63 28 54 62 3eqtrd φkXvolAkTYBk=kXKvolAkBkvolAKTYBK
64 27 prodeq1d φkXvolSYAkBk=kXKKvolSYAkBk
65 nfcv _kvolSYAKBK
66 13 adantr φkXKSYA:X
67 66 35 ffvelcdmd φkXKSYAk
68 58 41 eqeltrrd φkXKBk
69 volicore SYAkBkvolSYAkBk
70 67 68 69 syl2anc φkXKvolSYAkBk
71 70 recnd φkXKvolSYAkBk
72 fveq2 k=KSYAk=SYAK
73 fveq2 k=KBk=BK
74 72 73 oveq12d k=KSYAkBk=SYAKBK
75 74 fveq2d k=KvolSYAkBk=volSYAKBK
76 13 2 ffvelcdmd φSYAK
77 5 2 ffvelcdmd φBK
78 volicore SYAKBKvolSYAKBK
79 76 77 78 syl2anc φvolSYAKBK
80 79 recnd φvolSYAKBK
81 29 65 32 2 33 71 75 80 fprodsplitsn φkXKKvolSYAkBk=kXKvolSYAkBkvolSYAKBK
82 8 37 38 34 35 hoidifhspval3 φkXKSYAk=ifk=KifYAkAkYAk
83 eldifsni kXKkK
84 neneq kK¬k=K
85 83 84 syl kXK¬k=K
86 85 iffalsed kXKifk=KifYAkAkYAk=Ak
87 86 adantl φkXKifk=KifYAkAkYAk=Ak
88 82 87 eqtrd φkXKSYAk=Ak
89 88 fvoveq1d φkXKvolSYAkBk=volAkBk
90 89 prodeq2dv φkXKvolSYAkBk=kXKvolAkBk
91 90 oveq1d φkXKvolSYAkBkvolSYAKBK=kXKvolAkBkvolSYAKBK
92 64 81 91 3eqtrd φkXvolSYAkBk=kXKvolAkBkvolSYAKBK
93 63 92 oveq12d φkXvolAkTYBk+kXvolSYAkBk=kXKvolAkBkvolAKTYBK+kXKvolAkBkvolSYAKBK
94 27 prodeq1d φkXvolAkBk=kXKKvolAkBk
95 nfcv _kvolAKBK
96 60 44 eqeltrrd φkXKvolAkBk
97 45 73 oveq12d k=KAkBk=AKBK
98 97 fveq2d k=KvolAkBk=volAKBK
99 volicore AKBKvolAKBK
100 49 77 99 syl2anc φvolAKBK
101 100 recnd φvolAKBK
102 29 95 32 2 33 96 98 101 fprodsplitsn φkXKKvolAkBk=kXKvolAkBkvolAKBK
103 94 102 eqtrd φkXvolAkBk=kXKvolAkBkvolAKBK
104 7 3 1 5 2 hsphoival φTYBK=ifKXKBKifBKYBKY
105 33 iffalsed φifKXKBKifBKYBKY=ifBKYBKY
106 104 105 eqtrd φTYBK=ifBKYBKY
107 106 oveq2d φAKTYBK=AKifBKYBKY
108 107 fveq2d φvolAKTYBK=volAKifBKYBKY
109 8 3 1 4 2 hoidifhspval3 φSYAK=ifK=KifYAKAKYAK
110 eqid K=K
111 110 iftruei ifK=KifYAKAKYAK=ifYAKAKY
112 111 a1i φifK=KifYAKAKYAK=ifYAKAKY
113 109 112 eqtrd φSYAK=ifYAKAKY
114 113 fvoveq1d φvolSYAKBK=volifYAKAKYBK
115 108 114 oveq12d φvolAKTYBK+volSYAKBK=volAKifBKYBKY+volifYAKAKYBK
116 iftrue BKYifBKYBKY=BK
117 116 oveq2d BKYAKifBKYBKY=AKBK
118 117 fveq2d BKYvolAKifBKYBKY=volAKBK
119 118 oveq1d BKYvolAKifBKYBKY+volifYAKAKYBK=volAKBK+volifYAKAKYBK
120 119 adantl φBKYvolAKifBKYBKY+volifYAKAKYBK=volAKBK+volifYAKAKYBK
121 iftrue YAKifYAKAKY=AK
122 121 oveq1d YAKifYAKAKYBK=AKBK
123 122 adantl φBKYYAKifYAKAKYBK=AKBK
124 77 ad2antrr φBKYYAKBK
125 3 ad2antrr φBKYYAKY
126 49 ad2antrr φBKYYAKAK
127 simplr φBKYYAKBKY
128 simpr φBKYYAKYAK
129 124 125 126 127 128 letrd φBKYYAKBKAK
130 126 rexrd φBKYYAKAK*
131 124 rexrd φBKYYAKBK*
132 ico0 AK*BK*AKBK=BKAK
133 130 131 132 syl2anc φBKYYAKAKBK=BKAK
134 129 133 mpbird φBKYYAKAKBK=
135 123 134 eqtrd φBKYYAKifYAKAKYBK=
136 iffalse ¬YAKifYAKAKY=Y
137 136 oveq1d ¬YAKifYAKAKYBK=YBK
138 137 adantl φBKY¬YAKifYAKAKYBK=YBK
139 simpr φBKYBKY
140 3 rexrd φY*
141 140 adantr φBKYY*
142 77 rexrd φBK*
143 142 adantr φBKYBK*
144 ico0 Y*BK*YBK=BKY
145 141 143 144 syl2anc φBKYYBK=BKY
146 139 145 mpbird φBKYYBK=
147 146 adantr φBKY¬YAKYBK=
148 138 147 eqtrd φBKY¬YAKifYAKAKYBK=
149 135 148 pm2.61dan φBKYifYAKAKYBK=
150 149 fveq2d φBKYvolifYAKAKYBK=vol
151 vol0 vol=0
152 151 a1i φBKYvol=0
153 150 152 eqtrd φBKYvolifYAKAKYBK=0
154 153 oveq2d φBKYvolAKBK+volifYAKAKYBK=volAKBK+0
155 101 addridd φvolAKBK+0=volAKBK
156 155 adantr φBKYvolAKBK+0=volAKBK
157 120 154 156 3eqtrd φBKYvolAKifBKYBKY+volifYAKAKYBK=volAKBK
158 iffalse ¬BKYifBKYBKY=Y
159 158 oveq2d ¬BKYAKifBKYBKY=AKY
160 159 fveq2d ¬BKYvolAKifBKYBKY=volAKY
161 160 adantl φ¬BKYvolAKifBKYBKY=volAKY
162 161 oveq1d φ¬BKYvolAKifBKYBKY+volifYAKAKYBK=volAKY+volifYAKAKYBK
163 simpl φ¬BKYφ
164 simpr φ¬BKY¬BKY
165 163 3 syl φ¬BKYY
166 163 77 syl φ¬BKYBK
167 165 166 ltnled φ¬BKYY<BK¬BKY
168 164 167 mpbird φ¬BKYY<BK
169 121 fvoveq1d YAKvolifYAKAKYBK=volAKBK
170 169 oveq2d YAKvolAKY+volifYAKAKYBK=volAKY+volAKBK
171 170 adantl φY<BKYAKvolAKY+volifYAKAKYBK=volAKY+volAKBK
172 simpr φYAKYAK
173 49 rexrd φAK*
174 173 adantr φYAKAK*
175 140 adantr φYAKY*
176 ico0 AK*Y*AKY=YAK
177 174 175 176 syl2anc φYAKAKY=YAK
178 172 177 mpbird φYAKAKY=
179 178 fveq2d φYAKvolAKY=vol
180 151 a1i φYAKvol=0
181 179 180 eqtrd φYAKvolAKY=0
182 181 oveq1d φYAKvolAKY+volAKBK=0+volAKBK
183 182 adantlr φY<BKYAKvolAKY+volAKBK=0+volAKBK
184 101 addlidd φ0+volAKBK=volAKBK
185 184 ad2antrr φY<BKYAK0+volAKBK=volAKBK
186 171 183 185 3eqtrd φY<BKYAKvolAKY+volifYAKAKYBK=volAKBK
187 136 fvoveq1d ¬YAKvolifYAKAKYBK=volYBK
188 187 oveq2d ¬YAKvolAKY+volifYAKAKYBK=volAKY+volYBK
189 188 adantl φY<BK¬YAKvolAKY+volifYAKAKYBK=volAKY+volYBK
190 simpl φY<BK¬YAKφY<BK
191 simpr φ¬YAK¬YAK
192 49 adantr φ¬YAKAK
193 3 adantr φ¬YAKY
194 192 193 ltnled φ¬YAKAK<Y¬YAK
195 191 194 mpbird φ¬YAKAK<Y
196 195 adantlr φY<BK¬YAKAK<Y
197 49 adantr φAK<YAK
198 3 adantr φAK<YY
199 volico AKYvolAKY=ifAK<YYAK0
200 197 198 199 syl2anc φAK<YvolAKY=ifAK<YYAK0
201 iftrue AK<YifAK<YYAK0=YAK
202 201 adantl φAK<YifAK<YYAK0=YAK
203 200 202 eqtrd φAK<YvolAKY=YAK
204 203 adantlr φY<BKAK<YvolAKY=YAK
205 3 adantr φY<BKY
206 77 adantr φY<BKBK
207 volico YBKvolYBK=ifY<BKBKY0
208 205 206 207 syl2anc φY<BKvolYBK=ifY<BKBKY0
209 iftrue Y<BKifY<BKBKY0=BKY
210 209 adantl φY<BKifY<BKBKY0=BKY
211 208 210 eqtrd φY<BKvolYBK=BKY
212 211 adantr φY<BKAK<YvolYBK=BKY
213 204 212 oveq12d φY<BKAK<YvolAKY+volYBK=YAK+BK-Y
214 190 196 213 syl2anc φY<BK¬YAKvolAKY+volYBK=YAK+BK-Y
215 197 adantlr φY<BKAK<YAK
216 205 adantr φY<BKAK<YY
217 206 adantr φY<BKAK<YBK
218 simpr φY<BKAK<YAK<Y
219 simplr φY<BKAK<YY<BK
220 215 216 217 218 219 lttrd φY<BKAK<YAK<BK
221 220 iftrued φY<BKAK<YifAK<BKBKAK0=BKAK
222 221 eqcomd φY<BKAK<YBKAK=ifAK<BKBKAK0
223 3 49 resubcld φYAK
224 223 recnd φYAK
225 77 3 resubcld φBKY
226 225 recnd φBKY
227 224 226 addcomd φYAK+BK-Y=BKY+Y-AK
228 77 recnd φBK
229 3 recnd φY
230 49 recnd φAK
231 228 229 230 npncand φBKY+Y-AK=BKAK
232 227 231 eqtrd φYAK+BK-Y=BKAK
233 232 ad2antrr φY<BKAK<YYAK+BK-Y=BKAK
234 volico AKBKvolAKBK=ifAK<BKBKAK0
235 215 217 234 syl2anc φY<BKAK<YvolAKBK=ifAK<BKBKAK0
236 222 233 235 3eqtr4d φY<BKAK<YYAK+BK-Y=volAKBK
237 190 196 236 syl2anc φY<BK¬YAKYAK+BK-Y=volAKBK
238 189 214 237 3eqtrd φY<BK¬YAKvolAKY+volifYAKAKYBK=volAKBK
239 186 238 pm2.61dan φY<BKvolAKY+volifYAKAKYBK=volAKBK
240 163 168 239 syl2anc φ¬BKYvolAKY+volifYAKAKYBK=volAKBK
241 162 240 eqtrd φ¬BKYvolAKifBKYBKY+volifYAKAKYBK=volAKBK
242 157 241 pm2.61dan φvolAKifBKYBKY+volifYAKAKYBK=volAKBK
243 115 242 eqtr2d φvolAKBK=volAKTYBK+volSYAKBK
244 243 oveq2d φkXKvolAkBkvolAKBK=kXKvolAkBkvolAKTYBK+volSYAKBK
245 32 96 fprodcl φkXKvolAkBk
246 245 53 80 adddid φkXKvolAkBkvolAKTYBK+volSYAKBK=kXKvolAkBkvolAKTYBK+kXKvolAkBkvolSYAKBK
247 103 244 246 3eqtrrd φkXKvolAkBkvolAKTYBK+kXKvolAkBkvolSYAKBK=kXvolAkBk
248 20 93 247 3eqtrd φALXTYB+SYALXB=kXvolAkBk
249 6 1 17 4 5 hoidmvn0val φALXB=kXvolAkBk
250 249 eqcomd φkXvolAkBk=ALXB
251 16 248 250 3eqtrrd φALXB=ALXTYB+𝑒SYALXB