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Theorem caragenuncllem 47444
Description: The Caratheodory's construction is closed under the union. Step (c) in the proof of Theorem 113C of [Fremlin1] p. 20. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
caragenuncllem.o (𝜑 → 𝑂 ∈ OutMeas)
caragenuncllem.s 𝑆 = (CaraGen‘𝑂)
caragenuncllem.e (𝜑 → 𝐸 ∈ 𝑆)
caragenuncllem.f (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑆)
caragenuncllem.x 𝑋 = ∪ dom 𝑂
caragenuncllem.a (𝜑 → 𝐴 ⊆ 𝑋)
Assertion
Ref Expression
caragenuncllem (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹)))) = (𝑂‘𝐴))

Proof of Theorem caragenuncllem
StepHypRef Expression
1 caragenuncllem.o . . . . . 6 (𝜑 → 𝑂 ∈ OutMeas)
2 caragenuncllem.s . . . . . 6 𝑆 = (CaraGen‘𝑂)
3 caragenuncllem.x . . . . . 6 𝑋 = ∪ dom 𝑂
4 caragenuncllem.e . . . . . 6 (𝜑 → 𝐸 ∈ 𝑆)
5 caragenuncllem.a . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐴 ⊆ 𝑋)
65ssinss1d 4192 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ⊆ 𝑋)
71, 2, 3, 4, 6caragensplit 47432 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))) = (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))))
87eqcomd 2766 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) = ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))))
9 inass 4172 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸) = (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸))
10 incom 4154 . . . . . . . . . 10 ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸) = (𝐸 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))
11 inabs 4211 . . . . . . . . . 10 (𝐸 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) = 𝐸
1210, 11eqtri 2783 . . . . . . . . 9 ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸) = 𝐸
1312ineq2i 4162 . . . . . . . 8 (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸)) = (𝐴 ∩ 𝐸)
149, 13eqtri 2783 . . . . . . 7 ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸) = (𝐴 ∩ 𝐸)
1514fveq2i 6876 . . . . . 6 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) = (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸))
16 incom 4154 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) = (𝐹 ∩ (𝐴 ∖ 𝐸))
17 indifcom 4228 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∩ (𝐴 ∖ 𝐸)) = (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸))
1816, 17eqtr2i 2784 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸)) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)
1918eqcomi 2769 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) = (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸))
20 difundir 4236 . . . . . . . . . 10 ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸) = ((𝐸 ∖ 𝐸) ∪ (𝐹 ∖ 𝐸))
21 difid 4324 . . . . . . . . . . 11 (𝐸 ∖ 𝐸) = ∅
2221uneq1i 4110 . . . . . . . . . 10 ((𝐸 ∖ 𝐸) ∪ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (∅ ∪ (𝐹 ∖ 𝐸))
23 0un 4345 . . . . . . . . . 10 (∅ ∪ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (𝐹 ∖ 𝐸)
2420, 22, 233eqtrri 2788 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∖ 𝐸) = ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸)
2524ineq2i 4162 . . . . . . . 8 (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸))
26 indif2 4226 . . . . . . . 8 (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸)) = ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸)
2719, 25, 263eqtrri 2788 . . . . . . 7 ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)
2827fveq2i 6876 . . . . . 6 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸)) = (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))
2915, 28oveq12i 7420 . . . . 5 ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)))
3029a1i 11 . . . 4 (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))))
31 eqidd 2761 . . . 4 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))))
328, 30, 313eqtrd 2799 . . 3 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))))
33 difun1 4244 . . . . 5 (𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹)) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)
3433fveq2i 6876 . . . 4 (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹))) = (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹))
3534a1i 11 . . 3 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹))) = (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)))
3632, 35oveq12d 7426 . 2 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹)))) = (((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹))))
375ssinss1d 4192 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴 ∩ 𝐸) ⊆ 𝑋)
381, 3, 37omexrcl 47439 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ ℝ*)
391, 3, 37omecl 47435 . . . . 5 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ (0[,]+∞))
4039xrge0nemnfd 46266 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ≠ -∞)
4138, 40jca 521 . . 3 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ≠ -∞))
42 caragenuncllem.f . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑆)
431, 2, 42, 3caragenelss 47433 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐹 ⊆ 𝑋)
4443ssinss2d 45998 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) ⊆ 𝑋)
451, 3, 44omexrcl 47439 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ*)
461, 3, 44omecl 47435 . . . . 5 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ (0[,]+∞))
4746xrge0nemnfd 46266 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ≠ -∞)
4845, 47jca 521 . . 3 (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ≠ -∞))
495ssdifssd 4093 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 ∖ 𝐸) ⊆ 𝑋)
5049ssdifssd 4093 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹) ⊆ 𝑋)
511, 3, 50omexrcl 47439 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ*)
521, 3, 50omecl 47435 . . . . 5 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ (0[,]+∞))
5352xrge0nemnfd 46266 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞)
5451, 53jca 521 . . 3 (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞))
55 xaddass 13348 . . 3 ((((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ≠ -∞) ∧ ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ≠ -∞) ∧ ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞)) → (((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)))))
5641, 48, 54, 55syl3anc 1398 . 2 (𝜑 → (((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)))))
571, 2, 3, 42, 49caragensplit 47432 . . . 4 (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹))) = (𝑂‘(𝐴 ∖ 𝐸)))
5857oveq2d 7424 . . 3 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ 𝐸))))
591, 2, 3, 4, 5caragensplit 47432 . . 3 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ 𝐸))) = (𝑂‘𝐴))
6058, 59eqtrd 2795 . 2 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)))) = (𝑂‘𝐴))
6136, 56, 603eqtrd 2799 1 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹)))) = (𝑂‘𝐴))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2955   ∖ cdif 3895   ∪ cun 3896   ∩ cin 3897   ⊆ wss 3898  ∅c0 4278  ∪ cuni 4866  dom cdm 5647  ‘cfv 6527  (class class class)co 7408  -∞cmnf 11312  ℝ*cxr 11313   +𝑒 cxad 13208  OutMeascome 47421  CaraGenccaragen 47423
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7734  ax-cnex 11227  ax-resscn 11228  ax-1cn 11229  ax-icn 11230  ax-addcl 11231  ax-addrcl 11232  ax-mulcl 11233  ax-addass 11236  ax-i2m1 11239  ax-rnegex 11242  ax-cnre 11244  ax-pre-lttri 11245  ax-pre-lttrn 11246
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-id 5542  df-po 5555  df-so 5556  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-iota 6483  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-f1 6532  df-fo 6533  df-f1o 6534  df-fv 6535  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-er 8695  df-en 8952  df-dom 8953  df-sdom 8954  df-pnf 11316  df-mnf 11317  df-xr 11318  df-ltxr 11319  df-le 11320  df-xadd 13211  df-icc 13452  df-ome 47422  df-caragen 47424
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