Metamath Proof Explorer


Theorem ovolscalem2

Description: Lemma for ovolshft . (Contributed by Mario Carneiro, 22-Mar-2014)

Ref Expression
Hypotheses ovolsca.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โŠ† โ„ )
ovolsca.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„+ )
ovolsca.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = { ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆฃ ( ๐ถ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด } )
ovolsca.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
Assertion ovolscalem2 ( ๐œ‘ โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ต ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ovolsca.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โŠ† โ„ )
2 ovolsca.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„+ )
3 ovolsca.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = { ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆฃ ( ๐ถ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด } )
4 ovolsca.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
5 1 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โ†’ ๐ด โŠ† โ„ )
6 4 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
7 rpmulcl โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„+ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„+ )
8 2 7 sylan โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„+ )
9 eqid โŠข seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) = seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) )
10 9 ovolgelb โŠข ( ( ๐ด โŠ† โ„ โˆง ( vol* โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„+ ) โ†’ โˆƒ ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) )
11 5 6 8 10 syl3anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โ†’ โˆƒ ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) )
12 1 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โˆง ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) โˆง ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) ) โ†’ ๐ด โŠ† โ„ )
13 2 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โˆง ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) โˆง ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„+ )
14 3 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โˆง ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) โˆง ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) ) โ†’ ๐ต = { ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆฃ ( ๐ถ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด } )
15 4 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โˆง ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) โˆง ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) ) โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
16 2fveq3 โŠข ( ๐‘š = ๐‘› โ†’ ( 1st โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘š ) ) = ( 1st โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) ) )
17 16 oveq1d โŠข ( ๐‘š = ๐‘› โ†’ ( ( 1st โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘š ) ) / ๐ถ ) = ( ( 1st โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) ) / ๐ถ ) )
18 2fveq3 โŠข ( ๐‘š = ๐‘› โ†’ ( 2nd โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘š ) ) = ( 2nd โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) ) )
19 18 oveq1d โŠข ( ๐‘š = ๐‘› โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘š ) ) / ๐ถ ) = ( ( 2nd โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) ) / ๐ถ ) )
20 17 19 opeq12d โŠข ( ๐‘š = ๐‘› โ†’ โŸจ ( ( 1st โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘š ) ) / ๐ถ ) , ( ( 2nd โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘š ) ) / ๐ถ ) โŸฉ = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) ) / ๐ถ ) , ( ( 2nd โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) ) / ๐ถ ) โŸฉ )
21 20 cbvmptv โŠข ( ๐‘š โˆˆ โ„• โ†ฆ โŸจ ( ( 1st โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘š ) ) / ๐ถ ) , ( ( 2nd โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘š ) ) / ๐ถ ) โŸฉ ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ โŸจ ( ( 1st โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) ) / ๐ถ ) , ( ( 2nd โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) ) / ๐ถ ) โŸฉ )
22 elmapi โŠข ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) โ†’ ๐‘“ : โ„• โŸถ ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) )
23 22 ad2antrl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โˆง ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) โˆง ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) ) โ†’ ๐‘“ : โ„• โŸถ ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) )
24 simprrl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โˆง ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) โˆง ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) ) โ†’ ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) )
25 simplr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โˆง ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) โˆง ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ )
26 simprrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โˆง ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) โˆง ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) ) โ†’ sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) )
27 12 13 14 15 9 21 23 24 25 26 ovolscalem1 โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โˆง ( ๐‘“ โˆˆ ( ( โ‰ค โˆฉ ( โ„ ร— โ„ ) ) โ†‘m โ„• ) โˆง ( ๐ด โŠ† โˆช ran ( (,) โˆ˜ ๐‘“ ) โˆง sup ( ran seq 1 ( + , ( ( abs โˆ˜ โˆ’ ) โˆ˜ ๐‘“ ) ) , โ„* , < ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) + ( ๐ถ ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) ) โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ต ) โ‰ค ( ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) + ๐‘ฆ ) )
28 11 27 rexlimddv โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ) โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ต ) โ‰ค ( ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) + ๐‘ฆ ) )
29 28 ralrimiva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ( vol* โ€˜ ๐ต ) โ‰ค ( ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) + ๐‘ฆ ) )
30 ssrab2 โŠข { ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆฃ ( ๐ถ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด } โŠ† โ„
31 3 30 eqsstrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โŠ† โ„ )
32 ovolcl โŠข ( ๐ต โŠ† โ„ โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„* )
33 31 32 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„* )
34 4 2 rerpdivcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) โˆˆ โ„ )
35 xralrple โŠข ( ( ( vol* โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„* โˆง ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ( vol* โ€˜ ๐ต ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) โ†” โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ( vol* โ€˜ ๐ต ) โ‰ค ( ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) + ๐‘ฆ ) ) )
36 33 34 35 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( vol* โ€˜ ๐ต ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) โ†” โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„+ ( vol* โ€˜ ๐ต ) โ‰ค ( ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) + ๐‘ฆ ) ) )
37 29 36 mpbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( vol* โ€˜ ๐ต ) โ‰ค ( ( vol* โ€˜ ๐ด ) / ๐ถ ) )