Theorem caragenuncllem 47254

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

Step	Hyp	Ref	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)
6	5	ssinss1d 4199	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ⊆ 𝑋)
7	1, 2, 3, 4, 6	caragensplit 47242	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))) = (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))))
8	7	eqcomd 2768	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) = ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))))
9		inass 4179	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸) = (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸))
10		incom 4161	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸) = (𝐸 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))
11		inabs 4218	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐸 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) = 𝐸
12	10, 11	eqtri 2785	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸) = 𝐸
13	12	ineq2i 4169	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸)) = (𝐴 ∩ 𝐸)
14	9, 13	eqtri 2785	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸) = (𝐴 ∩ 𝐸)
15	14	fveq2i 6884	. . . . . 6 ⊢ (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) = (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸))
16		incom 4161	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) = (𝐹 ∩ (𝐴 ∖ 𝐸))
17		indifcom 4235	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∩ (𝐴 ∖ 𝐸)) = (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸))
18	16, 17	eqtr2i 2786	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸)) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)
19	18	eqcomi 2771	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) = (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸))
20		difundir 4243	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸) = ((𝐸 ∖ 𝐸) ∪ (𝐹 ∖ 𝐸))
21		difid 4331	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐸 ∖ 𝐸) = ∅
22	21	uneq1i 4117	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐸 ∖ 𝐸) ∪ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (∅ ∪ (𝐹 ∖ 𝐸))
23		0un 4352	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∅ ∪ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (𝐹 ∖ 𝐸)
24	20, 22, 23	3eqtrri 2790	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∖ 𝐸) = ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸)
25	24	ineq2i 4169	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸))
26		indif2 4233	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸)) = ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸)
27	19, 25, 26	3eqtrri 2790	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)
28	27	fveq2i 6884	. . . . . 6 ⊢ (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸)) = (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))
29	15, 28	oveq12i 7424	. . . . 5 ⊢ ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)))
30	29	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))))
31		eqidd 2763	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))))
32	8, 30, 31	3eqtrd 2801	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))))
33		difun1 4251	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹)) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)
34	33	fveq2i 6884	. . . 4 ⊢ (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹))) = (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹))
35	34	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹))) = (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)))
36	32, 35	oveq12d 7430	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹)))) = (((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹))))
37	5	ssinss1d 4199	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∩ 𝐸) ⊆ 𝑋)
38	1, 3, 37	omexrcl 47249	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ ℝ*)
39	1, 3, 37	omecl 47245	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ (0[,]+∞))
40	39	xrge0nemnfd 46076	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ≠ -∞)
41	38, 40	jca 520	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ≠ -∞))
42		caragenuncllem.f	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑆)
43	1, 2, 42, 3	caragenelss 47243	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ⊆ 𝑋)
44	43	ssinss2d 45808	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) ⊆ 𝑋)
45	1, 3, 44	omexrcl 47249	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ*)
46	1, 3, 44	omecl 47245	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ (0[,]+∞))
47	46	xrge0nemnfd 46076	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ≠ -∞)
48	45, 47	jca 520	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ≠ -∞))
49	5	ssdifssd 4100	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∖ 𝐸) ⊆ 𝑋)
50	49	ssdifssd 4100	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹) ⊆ 𝑋)
51	1, 3, 50	omexrcl 47249	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ*)
52	1, 3, 50	omecl 47245	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ (0[,]+∞))
53	52	xrge0nemnfd 46076	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞)
54	51, 53	jca 520	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞))
55		xaddass 13281	. . 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)))))
56	41, 48, 54, 55	syl3anc 1397	. 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)))))
57	1, 2, 3, 42, 49	caragensplit 47242	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹))) = (𝑂‘(𝐴 ∖ 𝐸)))
58	57	oveq2d 7428	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ 𝐸))))
59	1, 2, 3, 4, 5	caragensplit 47242	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ 𝐸))) = (𝑂‘𝐴))
60	58, 59	eqtrd 2797	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +𝑒 ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)))) = (𝑂‘𝐴))
61	36, 56, 60	3eqtrd 2801	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹)))) = (𝑂‘𝐴))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1569   ∈ wcel 2142   ≠ wne 2957   ∖ cdif 3901   ∪ cun 3902   ∩ cin 3903   ⊆ wss 3904  ∅c0 4285  ∪ cuni 4871  dom cdm 5660  ‘cfv 6536  (class class class)co 7412  -∞cmnf 11247  ℝ^*cxr 11248   +_𝑒 cxad 13141  OutMeascome 47231  CaraGenccaragen 47233

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1824  ax-4 1838  ax-5 1939  ax-6 1996  ax-7 2037  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5335  ax-pr 5403  ax-un 7734  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-addass 11171  ax-i2m1 11174  ax-rnegex 11177  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1103  df-3an 1104  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1809  df-nf 1813  df-sb 2096  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rab 3416  df-v 3456  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4595  df-uni 4872  df-iun 4957  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-id 5555  df-po 5568  df-so 5569  df-xp 5666  df-rel 5667  df-cnv 5668  df-co 5669  df-dm 5670  df-rn 5671  df-res 5672  df-ima 5673  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-er 8692  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-xadd 13144  df-icc 13385  df-ome 47232  df-caragen 47234

This theorem is used by:  caragenuncl  47255