Metamath Proof Explorer


Theorem ovnlecvr

Description: Given a subset of multidimensional reals and a set of half-open intervals that covers it, the Lebesgue outer measure of the set is bounded by the generalized sum of the pre-measure of the half-open intervals. The statement would also be true with X the empty set, but covers are not used for the zero-dimensional case. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Oct-2020)

Ref Expression
Hypotheses ovnlecvr.x φXFin
ovnlecvr.n0 φX
ovnlecvr.l L=i2XkXvol.ik
ovnlecvr.i φI:2X
ovnlecvr.ss φAjkX.Ijk
Assertion ovnlecvr φvoln*XAsum^jLIj

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ovnlecvr.x φXFin
2 ovnlecvr.n0 φX
3 ovnlecvr.l L=i2XkXvol.ik
4 ovnlecvr.i φI:2X
5 ovnlecvr.ss φAjkX.Ijk
6 4 ffvelcdmda φjIj2X
7 elmapi Ij2XIj:X2
8 6 7 syl φjIj:X2
9 8 hoissrrn φjkX.IjkX
10 9 ralrimiva φjkX.IjkX
11 iunss jkX.IjkXjkX.IjkX
12 10 11 sylibr φjkX.IjkX
13 5 12 sstrd φAX
14 eqid z*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijk=z*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijk
15 1 2 13 14 ovnn0val φvoln*XA=supz*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijk*<
16 ssrab2 z*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijk*
17 16 a1i φz*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijk*
18 nnex V
19 18 a1i φV
20 icossicc 0+∞0+∞
21 nfv kφj
22 1 adantr φjXFin
23 21 22 3 8 hoiprodcl2 φjLIj0+∞
24 20 23 sselid φjLIj0+∞
25 eqid jLIj=jLIj
26 24 25 fmptd φjLIj:0+∞
27 19 26 sge0xrcl φsum^jLIj*
28 ovex 2XV
29 28 18 pm3.2i 2XVV
30 elmapg 2XVVI2XI:2X
31 29 30 ax-mp I2XI:2X
32 4 31 sylibr φI2X
33 coeq2 i=Ij.i=.Ij
34 33 fveq1d i=Ij.ik=.Ijk
35 34 fveq2d i=Ijvol.ik=vol.Ijk
36 35 prodeq2ad i=IjkXvol.ik=kXvol.Ijk
37 prodex kXvol.IjkV
38 37 a1i φjkXvol.IjkV
39 3 36 6 38 fvmptd3 φjLIj=kXvol.Ijk
40 39 mpteq2dva φjLIj=jkXvol.Ijk
41 40 fveq2d φsum^jLIj=sum^jkXvol.Ijk
42 5 41 jca φAjkX.Ijksum^jLIj=sum^jkXvol.Ijk
43 nfv ki=I
44 fveq1 i=Iij=Ij
45 44 coeq2d i=I.ij=.Ij
46 45 fveq1d i=I.ijk=.Ijk
47 46 adantr i=IkX.ijk=.Ijk
48 43 47 ixpeq2d i=IkX.ijk=kX.Ijk
49 48 iuneq2d i=IjkX.ijk=jkX.Ijk
50 49 sseq2d i=IAjkX.ijkAjkX.Ijk
51 46 fveq2d i=Ivol.ijk=vol.Ijk
52 51 prodeq2ad i=IkXvol.ijk=kXvol.Ijk
53 52 mpteq2dv i=IjkXvol.ijk=jkXvol.Ijk
54 53 fveq2d i=Isum^jkXvol.ijk=sum^jkXvol.Ijk
55 54 eqeq2d i=Isum^jLIj=sum^jkXvol.ijksum^jLIj=sum^jkXvol.Ijk
56 50 55 anbi12d i=IAjkX.ijksum^jLIj=sum^jkXvol.ijkAjkX.Ijksum^jLIj=sum^jkXvol.Ijk
57 56 rspcev I2XAjkX.Ijksum^jLIj=sum^jkXvol.Ijki2XAjkX.ijksum^jLIj=sum^jkXvol.ijk
58 32 42 57 syl2anc φi2XAjkX.ijksum^jLIj=sum^jkXvol.ijk
59 27 58 jca φsum^jLIj*i2XAjkX.ijksum^jLIj=sum^jkXvol.ijk
60 eqeq1 z=sum^jLIjz=sum^jkXvol.ijksum^jLIj=sum^jkXvol.ijk
61 60 anbi2d z=sum^jLIjAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijkAjkX.ijksum^jLIj=sum^jkXvol.ijk
62 61 rexbidv z=sum^jLIji2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijki2XAjkX.ijksum^jLIj=sum^jkXvol.ijk
63 62 elrab sum^jLIjz*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijksum^jLIj*i2XAjkX.ijksum^jLIj=sum^jkXvol.ijk
64 59 63 sylibr φsum^jLIjz*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijk
65 infxrlb z*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijk*sum^jLIjz*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijksupz*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijk*<sum^jLIj
66 17 64 65 syl2anc φsupz*|i2XAjkX.ijkz=sum^jkXvol.ijk*<sum^jLIj
67 15 66 eqbrtrd φvoln*XAsum^jLIj