Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  meaiunincf Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem meaiunincf 41199
Description: Measures are continuous from below (bounded case): if 𝐸 is a sequence of non-decreasing measurable sets (with bounded measure) then the measure of the union is the limit of the measures. This is Proposition 112C (e) of [Fremlin1] p. 16. (Contributed by Glauco Siliprandi, 13-Feb-2022.)
Hypotheses
Ref Expression
meaiunincf.p 𝑛𝜑
meaiunincf.f 𝑛𝐸
meaiunincf.m (𝜑𝑀 ∈ Meas)
meaiunincf.n (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
meaiunincf.z 𝑍 = (ℤ𝑁)
meaiunincf.e (𝜑𝐸:𝑍⟶dom 𝑀)
meaiunincf.i ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐸𝑛) ⊆ (𝐸‘(𝑛 + 1)))
meaiunincf.x (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑛𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑥)
meaiunincf.s 𝑆 = (𝑛𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸𝑛)))
Assertion
Ref Expression
meaiunincf (𝜑𝑆 ⇝ (𝑀 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐸   𝑛,𝑀,𝑥   𝑛,𝑍,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑛)   𝑆(𝑥,𝑛)   𝐸(𝑛)   𝑁(𝑥,𝑛)

Proof of Theorem meaiunincf
Dummy variables 𝑘 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 meaiunincf.m . . 3 (𝜑𝑀 ∈ Meas)
2 meaiunincf.n . . 3 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
3 meaiunincf.z . . 3 𝑍 = (ℤ𝑁)
4 meaiunincf.e . . 3 (𝜑𝐸:𝑍⟶dom 𝑀)
5 meaiunincf.p . . . . . 6 𝑛𝜑
6 nfv 1988 . . . . . 6 𝑛 𝑘𝑍
75, 6nfan 1973 . . . . 5 𝑛(𝜑𝑘𝑍)
8 meaiunincf.f . . . . . . 7 𝑛𝐸
9 nfcv 2898 . . . . . . 7 𝑛𝑘
108, 9nffv 6355 . . . . . 6 𝑛(𝐸𝑘)
11 nfcv 2898 . . . . . . 7 𝑛(𝑘 + 1)
128, 11nffv 6355 . . . . . 6 𝑛(𝐸‘(𝑘 + 1))
1310, 12nfss 3733 . . . . 5 𝑛(𝐸𝑘) ⊆ (𝐸‘(𝑘 + 1))
147, 13nfim 1970 . . . 4 𝑛((𝜑𝑘𝑍) → (𝐸𝑘) ⊆ (𝐸‘(𝑘 + 1)))
15 eleq1w 2818 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑘 → (𝑛𝑍𝑘𝑍))
1615anbi2d 742 . . . . 5 (𝑛 = 𝑘 → ((𝜑𝑛𝑍) ↔ (𝜑𝑘𝑍)))
17 fveq2 6348 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑘 → (𝐸𝑛) = (𝐸𝑘))
18 oveq1 6816 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑘 → (𝑛 + 1) = (𝑘 + 1))
1918fveq2d 6352 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑘 → (𝐸‘(𝑛 + 1)) = (𝐸‘(𝑘 + 1)))
2017, 19sseq12d 3771 . . . . 5 (𝑛 = 𝑘 → ((𝐸𝑛) ⊆ (𝐸‘(𝑛 + 1)) ↔ (𝐸𝑘) ⊆ (𝐸‘(𝑘 + 1))))
2116, 20imbi12d 333 . . . 4 (𝑛 = 𝑘 → (((𝜑𝑛𝑍) → (𝐸𝑛) ⊆ (𝐸‘(𝑛 + 1))) ↔ ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐸𝑘) ⊆ (𝐸‘(𝑘 + 1)))))
22 meaiunincf.i . . . 4 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐸𝑛) ⊆ (𝐸‘(𝑛 + 1)))
2314, 21, 22chvar 2403 . . 3 ((𝜑𝑘𝑍) → (𝐸𝑘) ⊆ (𝐸‘(𝑘 + 1)))
24 meaiunincf.x . . . 4 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑛𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑥)
25 nfv 1988 . . . . 5 𝑦𝑛𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑥
26 nfv 1988 . . . . 5 𝑥𝑘𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑘)) ≤ 𝑦
27 breq2 4804 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑥 ↔ (𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑦))
2827ralbidv 3120 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → (∀𝑛𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑛𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑦))
29 nfv 1988 . . . . . . . 8 𝑘(𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑦
30 nfcv 2898 . . . . . . . . . 10 𝑛𝑀
3130, 10nffv 6355 . . . . . . . . 9 𝑛(𝑀‘(𝐸𝑘))
32 nfcv 2898 . . . . . . . . 9 𝑛
33 nfcv 2898 . . . . . . . . 9 𝑛𝑦
3431, 32, 33nfbr 4847 . . . . . . . 8 𝑛(𝑀‘(𝐸𝑘)) ≤ 𝑦
3517fveq2d 6352 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑘 → (𝑀‘(𝐸𝑛)) = (𝑀‘(𝐸𝑘)))
3635breq1d 4810 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → ((𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑦 ↔ (𝑀‘(𝐸𝑘)) ≤ 𝑦))
3729, 34, 36cbvral 3302 . . . . . . 7 (∀𝑛𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑦 ↔ ∀𝑘𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑘)) ≤ 𝑦)
3837a1i 11 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → (∀𝑛𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑦 ↔ ∀𝑘𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑘)) ≤ 𝑦))
3928, 38bitrd 268 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (∀𝑛𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑘𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑘)) ≤ 𝑦))
4025, 26, 39cbvrex 3303 . . . 4 (∃𝑥 ∈ ℝ ∀𝑛𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑛)) ≤ 𝑥 ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑘𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑘)) ≤ 𝑦)
4124, 40sylib 208 . . 3 (𝜑 → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑘𝑍 (𝑀‘(𝐸𝑘)) ≤ 𝑦)
42 meaiunincf.s . . . 4 𝑆 = (𝑛𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸𝑛)))
43 nfcv 2898 . . . . 5 𝑘(𝑀‘(𝐸𝑛))
4443, 31, 35cbvmpt 4897 . . . 4 (𝑛𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸𝑛))) = (𝑘𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸𝑘)))
4542, 44eqtri 2778 . . 3 𝑆 = (𝑘𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸𝑘)))
461, 2, 3, 4, 23, 41, 45meaiuninc 41197 . 2 (𝜑𝑆 ⇝ (𝑀 𝑘𝑍 (𝐸𝑘)))
47 nfcv 2898 . . . 4 𝑘(𝐸𝑛)
48 fveq2 6348 . . . 4 (𝑘 = 𝑛 → (𝐸𝑘) = (𝐸𝑛))
4910, 47, 48cbviun 4705 . . 3 𝑘𝑍 (𝐸𝑘) = 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)
5049fveq2i 6351 . 2 (𝑀 𝑘𝑍 (𝐸𝑘)) = (𝑀 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))
5146, 50syl6breq 4841 1 (𝜑𝑆 ⇝ (𝑀 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1628  wnf 1853  wcel 2135  wnfc 2885  wral 3046  wrex 3047  wss 3711   ciun 4668   class class class wbr 4800  cmpt 4877  dom cdm 5262  wf 6041  cfv 6045  (class class class)co 6809  cr 10123  1c1 10125   + caddc 10127  cle 10263  cz 11565  cuz 11875  cli 14410  Meascmea 41165
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1867  ax-4 1882  ax-5 1984  ax-6 2050  ax-7 2086  ax-8 2137  ax-9 2144  ax-10 2164  ax-11 2179  ax-12 2192  ax-13 2387  ax-ext 2736  ax-rep 4919  ax-sep 4929  ax-nul 4937  ax-pow 4988  ax-pr 5051  ax-un 7110  ax-inf2 8707  ax-cnex 10180  ax-resscn 10181  ax-1cn 10182  ax-icn 10183  ax-addcl 10184  ax-addrcl 10185  ax-mulcl 10186  ax-mulrcl 10187  ax-mulcom 10188  ax-addass 10189  ax-mulass 10190  ax-distr 10191  ax-i2m1 10192  ax-1ne0 10193  ax-1rid 10194  ax-rnegex 10195  ax-rrecex 10196  ax-cnre 10197  ax-pre-lttri 10198  ax-pre-lttrn 10199  ax-pre-ltadd 10200  ax-pre-mulgt0 10201  ax-pre-sup 10202
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1631  df-fal 1634  df-ex 1850  df-nf 1855  df-sb 2043  df-eu 2607  df-mo 2608  df-clab 2743  df-cleq 2749  df-clel 2752  df-nfc 2887  df-ne 2929  df-nel 3032  df-ral 3051  df-rex 3052  df-reu 3053  df-rmo 3054  df-rab 3055  df-v 3338  df-sbc 3573  df-csb 3671  df-dif 3714  df-un 3716  df-in 3718  df-ss 3725  df-pss 3727  df-nul 4055  df-if 4227  df-pw 4300  df-sn 4318  df-pr 4320  df-tp 4322  df-op 4324  df-uni 4585  df-int 4624  df-iun 4670  df-disj 4769  df-br 4801  df-opab 4861  df-mpt 4878  df-tr 4901  df-id 5170  df-eprel 5175  df-po 5183  df-so 5184  df-fr 5221  df-se 5222  df-we 5223  df-xp 5268  df-rel 5269  df-cnv 5270  df-co 5271  df-dm 5272  df-rn 5273  df-res 5274  df-ima 5275  df-pred 5837  df-ord 5883  df-on 5884  df-lim 5885  df-suc 5886  df-iota 6008  df-fun 6047  df-fn 6048  df-f 6049  df-f1 6050  df-fo 6051  df-f1o 6052  df-fv 6053  df-isom 6054  df-riota 6770  df-ov 6812  df-oprab 6813  df-mpt2 6814  df-om 7227  df-1st 7329  df-2nd 7330  df-wrecs 7572  df-recs 7633  df-rdg 7671  df-1o 7725  df-oadd 7729  df-omul 7730  df-er 7907  df-map 8021  df-en 8118  df-dom 8119  df-sdom 8120  df-fin 8121  df-sup 8509  df-oi 8576  df-card 8951  df-acn 8954  df-pnf 10264  df-mnf 10265  df-xr 10266  df-ltxr 10267  df-le 10268  df-sub 10456  df-neg 10457  df-div 10873  df-nn 11209  df-2 11267  df-3 11268  df-n0 11481  df-z 11566  df-uz 11876  df-rp 12022  df-xadd 12136  df-ico 12370  df-icc 12371  df-fz 12516  df-fzo 12656  df-seq 12992  df-exp 13051  df-hash 13308  df-cj 14034  df-re 14035  df-im 14036  df-sqrt 14170  df-abs 14171  df-clim 14414  df-sum 14612  df-salg 41028  df-sumge0 41079  df-mea 41166
This theorem is referenced by:  meaiuninc3v  41200
  Copyright terms: Public domain W3C validator