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Theorem vonvolmbllem

Description: If a subset B of real numbers is Lebesgue measurable, then its corresponding 1-dimensional set is measurable w.r.t. the n-dimensional Lebesgue measure, (with n equal to 1 ). (Contributed by Glauco Siliprandi, 3-Mar-2021)

Ref Expression
Hypotheses vonvolmbllem.a ⊢ φ → A ∈ V
vonvolmbllem.b ⊢ φ → B ⊆ ℝ
vonvolmbllem.e ⊢ φ → ∀ y ∈ 𝒫 ℝ vol * ⁡ y = vol * ⁡ y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ y ∖ B
vonvolmbllem.x ⊢ φ → X ⊆ ℝ A
vonvolmbllem.y ⊢ Y = ⋃ f ∈ X ran ⁡ f
Assertion vonvolmbllem ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ X ∩ B A + 𝑒 voln* ⁡ A ⁡ X ∖ B A = voln* ⁡ A ⁡ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 vonvolmbllem.a ⊢ φ → A ∈ V
2 vonvolmbllem.b ⊢ φ → B ⊆ ℝ
3 vonvolmbllem.e ⊢ φ → ∀ y ∈ 𝒫 ℝ vol * ⁡ y = vol * ⁡ y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ y ∖ B
4 vonvolmbllem.x ⊢ φ → X ⊆ ℝ A
5 vonvolmbllem.y ⊢ Y = ⋃ f ∈ X ran ⁡ f
6 nfcv ⊢ Ⅎ _ f Y
7 6 1 4 5 ssmapsn ⊢ φ → X = Y A
8 7 ineq1d ⊢ φ → X ∩ B A = Y A ∩ B A
9 reex ⊢ ℝ ∈ V
10 9 a1i ⊢ φ → ℝ ∈ V
11 4 sselda ⊢ φ ∧ f ∈ X → f ∈ ℝ A
12 elmapi ⊢ f ∈ ℝ A → f : A ⟶ ℝ
13 11 12 syl ⊢ φ ∧ f ∈ X → f : A ⟶ ℝ
14 13 frnd ⊢ φ ∧ f ∈ X → ran ⁡ f ⊆ ℝ
15 14 ralrimiva ⊢ φ → ∀ f ∈ X ran ⁡ f ⊆ ℝ
16 iunss ⊢ ⋃ f ∈ X ran ⁡ f ⊆ ℝ ↔ ∀ f ∈ X ran ⁡ f ⊆ ℝ
17 15 16 sylibr ⊢ φ → ⋃ f ∈ X ran ⁡ f ⊆ ℝ
18 5 17 eqsstrid ⊢ φ → Y ⊆ ℝ
19 10 18 ssexd ⊢ φ → Y ∈ V
20 10 2 ssexd ⊢ φ → B ∈ V
21 snex ⊢ A ∈ V
22 21 a1i ⊢ φ → A ∈ V
23 19 20 22 inmap ⊢ φ → Y A ∩ B A = Y ∩ B A
24 8 23 eqtrd ⊢ φ → X ∩ B A = Y ∩ B A
25 24 fveq2d ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ X ∩ B A = voln* ⁡ A ⁡ Y ∩ B A
26 18 ssinss1d ⊢ φ → Y ∩ B ⊆ ℝ
27 1 26 ovnovol ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ Y ∩ B A = vol * ⁡ Y ∩ B
28 25 27 eqtrd ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ X ∩ B A = vol * ⁡ Y ∩ B
29 7 difeq1d ⊢ φ → X ∖ B A = Y A ∖ B A
30 19 20 1 difmapsn ⊢ φ → Y A ∖ B A = Y ∖ B A
31 29 30 eqtrd ⊢ φ → X ∖ B A = Y ∖ B A
32 31 fveq2d ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ X ∖ B A = voln* ⁡ A ⁡ Y ∖ B A
33 18 ssdifssd ⊢ φ → Y ∖ B ⊆ ℝ
34 1 33 ovnovol ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ Y ∖ B A = vol * ⁡ Y ∖ B
35 32 34 eqtrd ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ X ∖ B A = vol * ⁡ Y ∖ B
36 28 35 oveq12d ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ X ∩ B A + 𝑒 voln* ⁡ A ⁡ X ∖ B A = vol * ⁡ Y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ Y ∖ B
37 7 fveq2d ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ X = voln* ⁡ A ⁡ Y A
38 1 18 ovnovol ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ Y A = vol * ⁡ Y
39 19 18 elpwd ⊢ φ → Y ∈ 𝒫 ℝ
40 fveq2 ⊢ y = Y → vol * ⁡ y = vol * ⁡ Y
41 ineq1 ⊢ y = Y → y ∩ B = Y ∩ B
42 41 fveq2d ⊢ y = Y → vol * ⁡ y ∩ B = vol * ⁡ Y ∩ B
43 difeq1 ⊢ y = Y → y ∖ B = Y ∖ B
44 43 fveq2d ⊢ y = Y → vol * ⁡ y ∖ B = vol * ⁡ Y ∖ B
45 42 44 oveq12d ⊢ y = Y → vol * ⁡ y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ y ∖ B = vol * ⁡ Y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ Y ∖ B
46 40 45 eqeq12d ⊢ y = Y → vol * ⁡ y = vol * ⁡ y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ y ∖ B ↔ vol * ⁡ Y = vol * ⁡ Y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ Y ∖ B
47 46 rspcva ⊢ Y ∈ 𝒫 ℝ ∧ ∀ y ∈ 𝒫 ℝ vol * ⁡ y = vol * ⁡ y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ y ∖ B → vol * ⁡ Y = vol * ⁡ Y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ Y ∖ B
48 39 3 47 syl2anc ⊢ φ → vol * ⁡ Y = vol * ⁡ Y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ Y ∖ B
49 37 38 48 3eqtrd ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ X = vol * ⁡ Y ∩ B + 𝑒 vol * ⁡ Y ∖ B
50 36 49 eqtr4d ⊢ φ → voln* ⁡ A ⁡ X ∩ B A + 𝑒 voln* ⁡ A ⁡ X ∖ B A = voln* ⁡ A ⁡ X