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

Theorem carageniuncl 46543
Description: The Caratheodory's construction is closed under indexed countable union. Step (d) in the proof of Theorem 113C of [Fremlin1] p. 20. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
carageniuncl.o (𝜑𝑂 ∈ OutMeas)
carageniuncl.s 𝑆 = (CaraGen‘𝑂)
carageniuncl.3 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
carageniuncl.z 𝑍 = (ℤ𝑀)
carageniuncl.e (𝜑𝐸:𝑍𝑆)
Assertion
Ref Expression
carageniuncl (𝜑 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ∈ 𝑆)
Distinct variable groups:   𝑛,𝐸   𝑛,𝑀   𝑛,𝑂   𝑛,𝑍   𝜑,𝑛
Allowed substitution hint:   𝑆(𝑛)

Proof of Theorem carageniuncl
Dummy variables 𝑎 𝑖 𝑥 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 carageniuncl.o . 2 (𝜑𝑂 ∈ OutMeas)
2 eqid 2736 . 2 dom 𝑂 = dom 𝑂
3 carageniuncl.s . 2 𝑆 = (CaraGen‘𝑂)
4 carageniuncl.e . . . . . . . 8 (𝜑𝐸:𝑍𝑆)
54ffvelcdmda 7103 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐸𝑛) ∈ 𝑆)
6 elssuni 4936 . . . . . . 7 ((𝐸𝑛) ∈ 𝑆 → (𝐸𝑛) ⊆ 𝑆)
75, 6syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐸𝑛) ⊆ 𝑆)
81, 3caragenuni 46531 . . . . . . 7 (𝜑 𝑆 = dom 𝑂)
98adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑛𝑍) → 𝑆 = dom 𝑂)
107, 9sseqtrd 4019 . . . . 5 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐸𝑛) ⊆ dom 𝑂)
1110ralrimiva 3145 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ dom 𝑂)
12 iunss 5044 . . . 4 ( 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ dom 𝑂 ↔ ∀𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ dom 𝑂)
1311, 12sylibr 234 . . 3 (𝜑 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ dom 𝑂)
14 carageniuncl.z . . . . . . 7 𝑍 = (ℤ𝑀)
1514fvexi 6919 . . . . . 6 𝑍 ∈ V
16 fvex 6918 . . . . . 6 (𝐸𝑛) ∈ V
1715, 16iunex 7994 . . . . 5 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ∈ V
1817a1i 11 . . . 4 (𝜑 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ∈ V)
19 elpwg 4602 . . . 4 ( 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ∈ V → ( 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ∈ 𝒫 dom 𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ dom 𝑂))
2018, 19syl 17 . . 3 (𝜑 → ( 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ∈ 𝒫 dom 𝑂 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ⊆ dom 𝑂))
2113, 20mpbird 257 . 2 (𝜑 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ∈ 𝒫 dom 𝑂)
22 iccssxr 13471 . . . . 5 (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
231adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → 𝑂 ∈ OutMeas)
24 elpwi 4606 . . . . . . . 8 (𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂𝑎 dom 𝑂)
25 ssinss1 4245 . . . . . . . 8 (𝑎 dom 𝑂 → (𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ⊆ dom 𝑂)
2624, 25syl 17 . . . . . . 7 (𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂 → (𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ⊆ dom 𝑂)
2726adantl 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → (𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ⊆ dom 𝑂)
2823, 2, 27omecl 46523 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) ∈ (0[,]+∞))
2922, 28sselid 3980 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) ∈ ℝ*)
3024adantl 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → 𝑎 dom 𝑂)
3130ssdifssd 4146 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → (𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)) ⊆ dom 𝑂)
3223, 2, 31omecl 46523 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) ∈ (0[,]+∞))
3322, 32sselid 3980 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) ∈ ℝ*)
3429, 33xaddcld 13344 . . 3 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ∈ ℝ*)
3523, 2, 30omecl 46523 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → (𝑂𝑎) ∈ (0[,]+∞))
3622, 35sselid 3980 . . 3 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → (𝑂𝑎) ∈ ℝ*)
37 pnfge 13173 . . . . . . 7 (((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ∈ ℝ* → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ +∞)
3834, 37syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ +∞)
3938adantr 480 . . . . 5 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) = +∞) → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ +∞)
40 id 22 . . . . . . 7 ((𝑂𝑎) = +∞ → (𝑂𝑎) = +∞)
4140eqcomd 2742 . . . . . 6 ((𝑂𝑎) = +∞ → +∞ = (𝑂𝑎))
4241adantl 481 . . . . 5 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) = +∞) → +∞ = (𝑂𝑎))
4339, 42breqtrd 5168 . . . 4 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) = +∞) → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ (𝑂𝑎))
44 simpl 482 . . . . 5 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ ¬ (𝑂𝑎) = +∞) → (𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂))
45 rge0ssre 13497 . . . . . 6 (0[,)+∞) ⊆ ℝ
46 0xr 11309 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ*
4746a1i 11 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ ¬ (𝑂𝑎) = +∞) → 0 ∈ ℝ*)
48 pnfxr 11316 . . . . . . . 8 +∞ ∈ ℝ*
4948a1i 11 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ ¬ (𝑂𝑎) = +∞) → +∞ ∈ ℝ*)
5044, 35syl 17 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ ¬ (𝑂𝑎) = +∞) → (𝑂𝑎) ∈ (0[,]+∞))
5140necon3bi 2966 . . . . . . . 8 (¬ (𝑂𝑎) = +∞ → (𝑂𝑎) ≠ +∞)
5251adantl 481 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ ¬ (𝑂𝑎) = +∞) → (𝑂𝑎) ≠ +∞)
5347, 49, 50, 52eliccelicod 45548 . . . . . 6 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ ¬ (𝑂𝑎) = +∞) → (𝑂𝑎) ∈ (0[,)+∞))
5445, 53sselid 3980 . . . . 5 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ ¬ (𝑂𝑎) = +∞) → (𝑂𝑎) ∈ ℝ)
5523ad2antrr 726 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑂 ∈ OutMeas)
5630ad2antrr 726 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑎 dom 𝑂)
57 simpr 484 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) → (𝑂𝑎) ∈ ℝ)
5857adantr 480 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (𝑂𝑎) ∈ ℝ)
59 carageniuncl.3 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
6059ad3antrrr 730 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
614ad3antrrr 730 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝐸:𝑍𝑆)
62 simpr 484 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
63 eqid 2736 . . . . . . . 8 (𝑛𝑍 𝑖 ∈ (𝑀...𝑛)(𝐸𝑖)) = (𝑛𝑍 𝑖 ∈ (𝑀...𝑛)(𝐸𝑖))
64 fveq2 6905 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑛 → (𝐸𝑚) = (𝐸𝑛))
65 oveq2 7440 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = 𝑛 → (𝑀..^𝑚) = (𝑀..^𝑛))
6665iuneq1d 5018 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑛 𝑖 ∈ (𝑀..^𝑚)(𝐸𝑖) = 𝑖 ∈ (𝑀..^𝑛)(𝐸𝑖))
6764, 66difeq12d 4126 . . . . . . . . 9 (𝑚 = 𝑛 → ((𝐸𝑚) ∖ 𝑖 ∈ (𝑀..^𝑚)(𝐸𝑖)) = ((𝐸𝑛) ∖ 𝑖 ∈ (𝑀..^𝑛)(𝐸𝑖)))
6867cbvmptv 5254 . . . . . . . 8 (𝑚𝑍 ↦ ((𝐸𝑚) ∖ 𝑖 ∈ (𝑀..^𝑚)(𝐸𝑖))) = (𝑛𝑍 ↦ ((𝐸𝑛) ∖ 𝑖 ∈ (𝑀..^𝑛)(𝐸𝑖)))
6955, 3, 2, 56, 58, 60, 14, 61, 62, 63, 68carageniuncllem2 46542 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ ((𝑂𝑎) + 𝑥))
7069ralrimiva 3145 . . . . . 6 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ ((𝑂𝑎) + 𝑥))
7134adantr 480 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ∈ ℝ*)
72 xralrple 13248 . . . . . . 7 ((((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ∈ ℝ* ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) → (((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ (𝑂𝑎) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ ((𝑂𝑎) + 𝑥)))
7371, 57, 72syl2anc 584 . . . . . 6 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) → (((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ (𝑂𝑎) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ ((𝑂𝑎) + 𝑥)))
7470, 73mpbird 257 . . . . 5 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ (𝑂𝑎) ∈ ℝ) → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ (𝑂𝑎))
7544, 54, 74syl2anc 584 . . . 4 (((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) ∧ ¬ (𝑂𝑎) = +∞) → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ (𝑂𝑎))
7643, 75pm2.61dan 812 . . 3 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) ≤ (𝑂𝑎))
7723, 2, 30omelesplit 46538 . . 3 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → (𝑂𝑎) ≤ ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))))
7834, 36, 76, 77xrletrid 13198 . 2 ((𝜑𝑎 ∈ 𝒫 dom 𝑂) → ((𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛))) +𝑒 (𝑂‘(𝑎 𝑛𝑍 (𝐸𝑛)))) = (𝑂𝑎))
791, 2, 3, 21, 78carageneld 46522 1 (𝜑 𝑛𝑍 (𝐸𝑛) ∈ 𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1539  wcel 2107  wne 2939  wral 3060  Vcvv 3479  cdif 3947  cin 3949  wss 3950  𝒫 cpw 4599   cuni 4906   ciun 4990   class class class wbr 5142  cmpt 5224  dom cdm 5684  wf 6556  cfv 6560  (class class class)co 7432  cr 11155  0cc0 11156   + caddc 11159  +∞cpnf 11293  *cxr 11295  cle 11297  cz 12615  cuz 12879  +crp 13035   +𝑒 cxad 13153  [,)cico 13390  [,]cicc 13391  ...cfz 13548  ..^cfzo 13695  OutMeascome 46509  CaraGenccaragen 46511
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2707  ax-rep 5278  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pow 5364  ax-pr 5431  ax-un 7756  ax-inf2 9682  ax-ac2 10504  ax-cnex 11212  ax-resscn 11213  ax-1cn 11214  ax-icn 11215  ax-addcl 11216  ax-addrcl 11217  ax-mulcl 11218  ax-mulrcl 11219  ax-mulcom 11220  ax-addass 11221  ax-mulass 11222  ax-distr 11223  ax-i2m1 11224  ax-1ne0 11225  ax-1rid 11226  ax-rnegex 11227  ax-rrecex 11228  ax-cnre 11229  ax-pre-lttri 11230  ax-pre-lttrn 11231  ax-pre-ltadd 11232  ax-pre-mulgt0 11233  ax-pre-sup 11234
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3379  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4907  df-int 4946  df-iun 4992  df-disj 5110  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5577  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-se 5637  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-co 5693  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-pred 6320  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6513  df-fun 6562  df-fn 6563  df-f 6564  df-f1 6565  df-fo 6566  df-f1o 6567  df-fv 6568  df-isom 6569  df-riota 7389  df-ov 7435  df-oprab 7436  df-mpo 7437  df-om 7889  df-1st 8015  df-2nd 8016  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8412  df-rdg 8451  df-1o 8507  df-2o 8508  df-oadd 8511  df-omul 8512  df-er 8746  df-map 8869  df-en 8987  df-dom 8988  df-sdom 8989  df-fin 8990  df-sup 9483  df-inf 9484  df-oi 9551  df-card 9980  df-acn 9983  df-ac 10157  df-pnf 11298  df-mnf 11299  df-xr 11300  df-ltxr 11301  df-le 11302  df-sub 11495  df-neg 11496  df-div 11922  df-nn 12268  df-2 12330  df-3 12331  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12880  df-q 12992  df-rp 13036  df-xadd 13156  df-ico 13394  df-icc 13395  df-fz 13549  df-fzo 13696  df-seq 14044  df-exp 14104  df-hash 14371  df-cj 15139  df-re 15140  df-im 15141  df-sqrt 15275  df-abs 15276  df-clim 15525  df-sum 15724  df-sumge0 46383  df-ome 46510  df-caragen 46512
This theorem is referenced by:  caragenunicl  46544
  Copyright terms: Public domain W3C validator