Theorem caragenuncllem 47727

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 4147	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ⊆ 𝑋)
7	1, 2, 3, 4, 6	caragensplit 47715	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))) = (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))))
8	7	eqcomd 2769	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) = ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))))
9		inass 4127	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸) = (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸))
10		incom 4109	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸) = (𝐸 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))
11		inabs 4214	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐸 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) = 𝐸
12	10, 11	eqtri 2786	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸) = 𝐸
13	12	ineq2i 4117	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸)) = (𝐴 ∩ 𝐸)
14	9, 13	eqtri 2786	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸) = (𝐴 ∩ 𝐸)
15	14	fveq2i 6911	. . . . . 6 ⊢ (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) = (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸))
16		incom 4109	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) = (𝐹 ∩ (𝐴 ∖ 𝐸))
17		indifcom 4231	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∩ (𝐴 ∖ 𝐸)) = (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸))
18	16, 17	eqtr2i 2787	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸)) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)
19	18	eqcomi 2772	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) = (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸))
20		difundir 4239	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸) = ((𝐸 ∖ 𝐸) ∪ (𝐹 ∖ 𝐸))
21		difid 4328	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐸 ∖ 𝐸) = ∅
22	21	uneq1i 4166	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐸 ∖ 𝐸) ∪ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (∅ ∪ (𝐹 ∖ 𝐸))
23		0un 4349	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∅ ∪ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (𝐹 ∖ 𝐸)
24	20, 22, 23	3eqtrri 2791	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∖ 𝐸) = ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸)
25	24	ineq2i 4117	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸))
26		indif2 4229	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸)) = ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸)
27	19, 25, 26	3eqtrri 2791	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)
28	27	fveq2i 6911	. . . . . 6 ⊢ (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸)) = (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))
29	15, 28	oveq12i 7455	. . . . 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 2764	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))))
32	8, 30, 31	3eqtrd 2802	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))))
33		difun1 4247	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹)) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)
34	33	fveq2i 6911	. . . 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 7461	. 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 4147	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∩ 𝐸) ⊆ 𝑋)
38	1, 3, 37	omexrcl 47722	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ ℝ*)
39	1, 3, 37	omecl 47718	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ (0[,]+∞))
40	39	xrge0nemnfd 46549	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ≠ -∞)
41	38, 40	jca 521	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ≠ -∞))
42		caragenuncllem.f	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑆)
43	1, 2, 42, 3	caragenelss 47716	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ⊆ 𝑋)
44	43	ssinss2d 46282	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) ⊆ 𝑋)
45	1, 3, 44	omexrcl 47722	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ*)
46	1, 3, 44	omecl 47718	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ (0[,]+∞))
47	46	xrge0nemnfd 46549	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ≠ -∞)
48	45, 47	jca 521	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ≠ -∞))
49	5	ssdifssd 4086	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∖ 𝐸) ⊆ 𝑋)
50	49	ssdifssd 4086	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹) ⊆ 𝑋)
51	1, 3, 50	omexrcl 47722	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ*)
52	1, 3, 50	omecl 47718	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ (0[,]+∞))
53	52	xrge0nemnfd 46549	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞)
54	51, 53	jca 521	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞))
55		xaddass 13406	. . 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 1399	. 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 47715	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +e (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹))) = (𝑂‘(𝐴 ∖ 𝐸)))
58	57	oveq2d 7459	. . 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 47715	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘(𝐴 ∖ 𝐸))) = (𝑂‘𝐴))
60	58, 59	eqtrd 2798	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +e ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +e (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)))) = (𝑂‘𝐴))
61	36, 56, 60	3eqtrd 2802	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) +e (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹)))) = (𝑂‘𝐴))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959   ⊆ wss 3900   ∖ cdif 4048   ∩ cin 4092   ∪ cun 4152  ∅c0 4281  ∪ cuni 4870  dom cdm 5655  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  -∞cmnf 11368  ℝ^*cxr 11369   +_e cxad 13266  OutMeascome 47704  CaraGenccaragen 47706

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-addass 11292  ax-i2m1 11295  ax-rnegex 11298  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-id 5550  df-po 5563  df-so 5564  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-er 8745  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-xadd 13269  df-icc 13510  df-ome 47705  df-caragen 47707

This theorem is used by:  caragenuncl  47728