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Theorem caragenuncllem 46468
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 (𝜑𝑂 ∈ OutMeas)
caragenuncllem.s 𝑆 = (CaraGen‘𝑂)
caragenuncllem.e (𝜑𝐸𝑆)
caragenuncllem.f (𝜑𝐹𝑆)
caragenuncllem.x 𝑋 = dom 𝑂
caragenuncllem.a (𝜑𝐴𝑋)
Assertion
Ref Expression
caragenuncllem (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸𝐹))) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸𝐹)))) = (𝑂𝐴))

Proof of Theorem caragenuncllem
StepHypRef Expression
1 caragenuncllem.o . . . . . 6 (𝜑𝑂 ∈ OutMeas)
2 caragenuncllem.s . . . . . 6 𝑆 = (CaraGen‘𝑂)
3 caragenuncllem.x . . . . . 6 𝑋 = dom 𝑂
4 caragenuncllem.e . . . . . 6 (𝜑𝐸𝑆)
5 caragenuncllem.a . . . . . . 7 (𝜑𝐴𝑋)
65ssinss1d 44988 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ⊆ 𝑋)
71, 2, 3, 4, 6caragensplit 46456 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∖ 𝐸))) = (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸𝐹))))
87eqcomd 2741 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸𝐹))) = ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∖ 𝐸))))
9 inass 4236 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∩ 𝐸) = (𝐴 ∩ ((𝐸𝐹) ∩ 𝐸))
10 incom 4217 . . . . . . . . . 10 ((𝐸𝐹) ∩ 𝐸) = (𝐸 ∩ (𝐸𝐹))
11 inabs 4272 . . . . . . . . . 10 (𝐸 ∩ (𝐸𝐹)) = 𝐸
1210, 11eqtri 2763 . . . . . . . . 9 ((𝐸𝐹) ∩ 𝐸) = 𝐸
1312ineq2i 4225 . . . . . . . 8 (𝐴 ∩ ((𝐸𝐹) ∩ 𝐸)) = (𝐴𝐸)
149, 13eqtri 2763 . . . . . . 7 ((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∩ 𝐸) = (𝐴𝐸)
1514fveq2i 6910 . . . . . 6 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∩ 𝐸)) = (𝑂‘(𝐴𝐸))
16 incom 4217 . . . . . . . . . 10 ((𝐴𝐸) ∩ 𝐹) = (𝐹 ∩ (𝐴𝐸))
17 indifcom 4289 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∩ (𝐴𝐸)) = (𝐴 ∩ (𝐹𝐸))
1816, 17eqtr2i 2764 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∩ (𝐹𝐸)) = ((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)
1918eqcomi 2744 . . . . . . . 8 ((𝐴𝐸) ∩ 𝐹) = (𝐴 ∩ (𝐹𝐸))
20 difundir 4297 . . . . . . . . . 10 ((𝐸𝐹) ∖ 𝐸) = ((𝐸𝐸) ∪ (𝐹𝐸))
21 difid 4382 . . . . . . . . . . 11 (𝐸𝐸) = ∅
2221uneq1i 4174 . . . . . . . . . 10 ((𝐸𝐸) ∪ (𝐹𝐸)) = (∅ ∪ (𝐹𝐸))
23 0un 4402 . . . . . . . . . 10 (∅ ∪ (𝐹𝐸)) = (𝐹𝐸)
2420, 22, 233eqtrri 2768 . . . . . . . . 9 (𝐹𝐸) = ((𝐸𝐹) ∖ 𝐸)
2524ineq2i 4225 . . . . . . . 8 (𝐴 ∩ (𝐹𝐸)) = (𝐴 ∩ ((𝐸𝐹) ∖ 𝐸))
26 indif2 4287 . . . . . . . 8 (𝐴 ∩ ((𝐸𝐹) ∖ 𝐸)) = ((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∖ 𝐸)
2719, 25, 263eqtrri 2768 . . . . . . 7 ((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∖ 𝐸) = ((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)
2827fveq2i 6910 . . . . . 6 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∖ 𝐸)) = (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹))
2915, 28oveq12i 7443 . . . . 5 ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∖ 𝐸))) = ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)))
3029a1i 11 . . . 4 (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∩ 𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸𝐹)) ∖ 𝐸))) = ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹))))
31 eqidd 2736 . . . 4 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹))))
328, 30, 313eqtrd 2779 . . 3 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹))))
33 difun1 4305 . . . . 5 (𝐴 ∖ (𝐸𝐹)) = ((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)
3433fveq2i 6910 . . . 4 (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸𝐹))) = (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹))
3534a1i 11 . . 3 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸𝐹))) = (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)))
3632, 35oveq12d 7449 . 2 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸𝐹))) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸𝐹)))) = (((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹))))
375ssinss1d 44988 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴𝐸) ⊆ 𝑋)
381, 3, 37omexrcl 46463 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴𝐸)) ∈ ℝ*)
391, 3, 37omecl 46459 . . . . 5 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴𝐸)) ∈ (0[,]+∞))
4039xrge0nemnfd 45282 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘(𝐴𝐸)) ≠ -∞)
4138, 40jca 511 . . 3 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴𝐸)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘(𝐴𝐸)) ≠ -∞))
42 caragenuncllem.f . . . . . . 7 (𝜑𝐹𝑆)
431, 2, 42, 3caragenelss 46457 . . . . . 6 (𝜑𝐹𝑋)
4443ssinss2d 45000 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴𝐸) ∩ 𝐹) ⊆ 𝑋)
451, 3, 44omexrcl 46463 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ*)
461, 3, 44omecl 46459 . . . . 5 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ (0[,]+∞))
4746xrge0nemnfd 45282 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) ≠ -∞)
4845, 47jca 511 . . 3 (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) ≠ -∞))
495ssdifssd 4157 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴𝐸) ⊆ 𝑋)
5049ssdifssd 4157 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴𝐸) ∖ 𝐹) ⊆ 𝑋)
511, 3, 50omexrcl 46463 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ*)
521, 3, 50omecl 46459 . . . . 5 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ (0[,]+∞))
5352xrge0nemnfd 45282 . . . 4 (𝜑 → (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞)
5451, 53jca 511 . . 3 (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞))
55 xaddass 13288 . . 3 ((((𝑂‘(𝐴𝐸)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘(𝐴𝐸)) ≠ -∞) ∧ ((𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) ≠ -∞) ∧ ((𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞)) → (((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 ((𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)))))
5641, 48, 54, 55syl3anc 1370 . 2 (𝜑 → (((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹))) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 ((𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)))))
571, 2, 3, 42, 49caragensplit 46456 . . . 4 (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹))) = (𝑂‘(𝐴𝐸)))
5857oveq2d 7447 . . 3 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 ((𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)))) = ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 (𝑂‘(𝐴𝐸))))
591, 2, 3, 4, 5caragensplit 46456 . . 3 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 (𝑂‘(𝐴𝐸))) = (𝑂𝐴))
6058, 59eqtrd 2775 . 2 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴𝐸)) +𝑒 ((𝑂‘((𝐴𝐸) ∩ 𝐹)) +𝑒 (𝑂‘((𝐴𝐸) ∖ 𝐹)))) = (𝑂𝐴))
6136, 56, 603eqtrd 2779 1 (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸𝐹))) +𝑒 (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸𝐹)))) = (𝑂𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1537  wcel 2106  wne 2938  cdif 3960  cun 3961  cin 3962  wss 3963  c0 4339   cuni 4912  dom cdm 5689  cfv 6563  (class class class)co 7431  -∞cmnf 11291  *cxr 11292   +𝑒 cxad 13150  OutMeascome 46445  CaraGenccaragen 46447
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-addass 11218  ax-i2m1 11221  ax-rnegex 11224  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-id 5583  df-po 5597  df-so 5598  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-er 8744  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-xadd 13153  df-icc 13391  df-ome 46446  df-caragen 46448
This theorem is referenced by:  caragenuncl  46469
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