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Theorem vonvolmbl

Description: A subset of Real numbers is Lebesgue measurable if and only if its corresponding 1-dimensional set is measurable w.r.t. the 1-dimensional Lebesgue measure. (Contributed by Glauco Siliprandi, 3-Mar-2021)

Ref Expression
Hypotheses vonvolmbl.a φ A V
vonvolmbl.b φ B
Assertion vonvolmbl φ B A dom voln A B dom vol

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 vonvolmbl.a φ A V
2 vonvolmbl.b φ B
3 vex y V
4 3 a1i φ y V
5 reex V
6 5 a1i φ V
7 6 2 ssexd φ B V
8 snfi A Fin
9 8 a1i φ A Fin
10 9 elexd φ A V
11 4 7 10 inmap φ y A B A = y B A
12 11 eqcomd φ y B A = y A B A
13 12 fveq2d φ voln* A y B A = voln* A y A B A
14 4 7 1 difmapsn φ y A B A = y B A
15 14 eqcomd φ y B A = y A B A
16 15 fveq2d φ voln* A y B A = voln* A y A B A
17 13 16 oveq12d φ voln* A y B A + 𝑒 voln* A y B A = voln* A y A B A + 𝑒 voln* A y A B A
18 17 ad2antrr φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 voln* A y B A + 𝑒 voln* A y B A = voln* A y A B A + 𝑒 voln* A y A B A
19 ovexd y 𝒫 y A V
20 5 a1i y 𝒫 V
21 elpwi y 𝒫 y
22 mapss V y y A A
23 20 21 22 syl2anc y 𝒫 y A A
24 19 23 elpwd y 𝒫 y A 𝒫 A
25 24 adantl x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 y A 𝒫 A
26 simpl x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x
27 ineq1 x = y A x B A = y A B A
28 27 fveq2d x = y A voln* A x B A = voln* A y A B A
29 difeq1 x = y A x B A = y A B A
30 29 fveq2d x = y A voln* A x B A = voln* A y A B A
31 28 30 oveq12d x = y A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A y A B A + 𝑒 voln* A y A B A
32 fveq2 x = y A voln* A x = voln* A y A
33 31 32 eqeq12d x = y A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x voln* A y A B A + 𝑒 voln* A y A B A = voln* A y A
34 33 rspcva y A 𝒫 A x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x voln* A y A B A + 𝑒 voln* A y A B A = voln* A y A
35 25 26 34 syl2anc x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 voln* A y A B A + 𝑒 voln* A y A B A = voln* A y A
36 35 adantll φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 voln* A y A B A + 𝑒 voln* A y A B A = voln* A y A
37 eqidd φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 voln* A y A = voln* A y A
38 18 36 37 3eqtrd φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 voln* A y B A + 𝑒 voln* A y B A = voln* A y A
39 38 eqcomd φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 voln* A y A = voln* A y B A + 𝑒 voln* A y B A
40 1 adantr φ y 𝒫 A V
41 21 adantl φ y 𝒫 y
42 40 41 ovnovol φ y 𝒫 voln* A y A = vol * y
43 42 adantlr φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 voln* A y A = vol * y
44 41 ssinss1d φ y 𝒫 y B
45 40 44 ovnovol φ y 𝒫 voln* A y B A = vol * y B
46 41 ssdifssd φ y 𝒫 y B
47 40 46 ovnovol φ y 𝒫 voln* A y B A = vol * y B
48 45 47 oveq12d φ y 𝒫 voln* A y B A + 𝑒 voln* A y B A = vol * y B + 𝑒 vol * y B
49 48 adantlr φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 voln* A y B A + 𝑒 voln* A y B A = vol * y B + 𝑒 vol * y B
50 39 43 49 3eqtr3d φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B
51 50 ralrimiva φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B
52 51 ex φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B
53 1 ad2antrr φ y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B x 𝒫 A A V
54 2 ad2antrr φ y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B x 𝒫 A B
55 simplr φ y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B x 𝒫 A y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B
56 elpwi x 𝒫 A x A
57 56 adantl φ y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B x 𝒫 A x A
58 rneq g = f ran g = ran f
59 58 cbviunv g x ran g = f x ran f
60 53 54 55 57 59 vonvolmbllem φ y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x
61 60 ralrimiva φ y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x
62 61 ex φ y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x
63 52 62 impbid φ x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B
64 mapss V B B A A
65 6 2 64 syl2anc φ B A A
66 9 isvonmbl φ B A dom voln A B A A x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x
67 65 66 mpbirand φ B A dom voln A x 𝒫 A voln* A x B A + 𝑒 voln* A x B A = voln* A x
68 ismbl4 B dom vol B y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B
69 68 a1i φ B dom vol B y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B
70 2 69 mpbirand φ B dom vol y 𝒫 vol * y = vol * y B + 𝑒 vol * y B
71 63 67 70 3bitr4d φ B A dom voln A B dom vol