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Theorem vonn0ioo

Description: The n-dimensional Lebesgue measure of an open interval when the dimension of the space is nonzero. This is the first statement in Proposition 115G (d) of Fremlin1 p. 32. (Contributed by Glauco Siliprandi, 8-Apr-2021)

Ref Expression
Hypotheses vonn0ioo.x ⊢ ( 𝜑 → 𝑋 ∈ Fin )
vonn0ioo.n ⊢ ( 𝜑 → 𝑋 ≠ ∅ )
vonn0ioo.a ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 : 𝑋 ⟶ ℝ )
vonn0ioo.b ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 : 𝑋 ⟶ ℝ )
vonn0ioo.i ⊢ 𝐼 = X 𝑘 ∈ 𝑋 ( ( 𝐴 ‘ 𝑘 ) (,) ( 𝐵 ‘ 𝑘 ) )
Assertion vonn0ioo ( 𝜑 → ( ( voln ‘ 𝑋 ) ‘ 𝐼 ) = ∏ 𝑘 ∈ 𝑋 ( vol ‘ ( ( 𝐴 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝐵 ‘ 𝑘 ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 vonn0ioo.x ⊢ ( 𝜑 → 𝑋 ∈ Fin )
2 vonn0ioo.n ⊢ ( 𝜑 → 𝑋 ≠ ∅ )
3 vonn0ioo.a ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 : 𝑋 ⟶ ℝ )
4 vonn0ioo.b ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 : 𝑋 ⟶ ℝ )
5 vonn0ioo.i ⊢ 𝐼 = X 𝑘 ∈ 𝑋 ( ( 𝐴 ‘ 𝑘 ) (,) ( 𝐵 ‘ 𝑘 ) )
6 fveq2 ⊢ ( 𝑗 = 𝑘 → ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) = ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) )
7 fveq2 ⊢ ( 𝑗 = 𝑘 → ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) = ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) )
8 6 7 oveq12d ⊢ ( 𝑗 = 𝑘 → ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) = ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) )
9 8 fveq2d ⊢ ( 𝑗 = 𝑘 → ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) = ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) )
10 9 cbvprodv ⊢ ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) = ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) )
11 ifeq2 ⊢ ( ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) = ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) → if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) ) = if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) )
12 10 11 ax-mp ⊢ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) ) = if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) )
13 12 a1i ⊢ ( ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ∧ 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ) → if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) ) = if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) )
14 13 mpoeq3ia ⊢ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) ) ) = ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) )
15 14 mpteq2i ⊢ ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) ) ) ) = ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) ) )
16 1 3 4 5 15 vonioo ⊢ ( 𝜑 → ( ( voln ‘ 𝑋 ) ‘ 𝐼 ) = ( 𝐴 ( ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) ) ) ) ‘ 𝑋 ) 𝐵 ) )
17 15 fveq1i ⊢ ( ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) ) ) ) ‘ 𝑋 ) = ( ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) ) ) ‘ 𝑋 )
18 17 oveqi ⊢ ( 𝐴 ( ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) ) ) ) ‘ 𝑋 ) 𝐵 ) = ( 𝐴 ( ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) ) ) ‘ 𝑋 ) 𝐵 )
19 18 a1i ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐴 ( ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑗 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑗 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑗 ) ) ) ) ) ) ‘ 𝑋 ) 𝐵 ) = ( 𝐴 ( ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) ) ) ‘ 𝑋 ) 𝐵 ) )
20 16 19 eqtrd ⊢ ( 𝜑 → ( ( voln ‘ 𝑋 ) ‘ 𝐼 ) = ( 𝐴 ( ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) ) ) ‘ 𝑋 ) 𝐵 ) )
21 eqid ⊢ ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) ) ) = ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) ) )
22 21 1 2 3 4 hoidmvn0val ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐴 ( ( 𝑥 ∈ Fin ↦ ( 𝑎 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) , 𝑏 ∈ ( ℝ ↑m 𝑥 ) ↦ if ( 𝑥 = ∅ , 0 , ∏ 𝑘 ∈ 𝑥 ( vol ‘ ( ( 𝑎 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝑏 ‘ 𝑘 ) ) ) ) ) ) ‘ 𝑋 ) 𝐵 ) = ∏ 𝑘 ∈ 𝑋 ( vol ‘ ( ( 𝐴 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝐵 ‘ 𝑘 ) ) ) )
23 20 22 eqtrd ⊢ ( 𝜑 → ( ( voln ‘ 𝑋 ) ‘ 𝐼 ) = ∏ 𝑘 ∈ 𝑋 ( vol ‘ ( ( 𝐴 ‘ 𝑘 ) [,) ( 𝐵 ‘ 𝑘 ) ) ) )