Theorem caragenuncllem 47565

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 4144	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ⊆ 𝑋)
7	1, 2, 3, 4, 6	caragensplit 47553	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))) = (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))))
8	7	eqcomd 2766	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) = ((𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸))))
9		inass 4124	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸) = (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸))
10		incom 4106	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸) = (𝐸 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))
11		inabs 4211	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐸 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) = 𝐸
12	10, 11	eqtri 2783	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸) = 𝐸
13	12	ineq2i 4114	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∩ 𝐸)) = (𝐴 ∩ 𝐸)
14	9, 13	eqtri 2783	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸) = (𝐴 ∩ 𝐸)
15	14	fveq2i 6888	. . . . . 6 ⊢ (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∩ 𝐸)) = (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸))
16		incom 4106	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) = (𝐹 ∩ (𝐴 ∖ 𝐸))
17		indifcom 4228	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∩ (𝐴 ∖ 𝐸)) = (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸))
18	16, 17	eqtr2i 2784	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸)) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)
19	18	eqcomi 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) = ∅
22	21	uneq1i 4163	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐸 ∖ 𝐸) ∪ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (∅ ∪ (𝐹 ∖ 𝐸))
23		0un 4345	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∅ ∪ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (𝐹 ∖ 𝐸)
24	20, 22, 23	3eqtrri 2788	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∖ 𝐸) = ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸)
25	24	ineq2i 4114	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∩ (𝐹 ∖ 𝐸)) = (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸))
26		indif2 4226	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∩ ((𝐸 ∪ 𝐹) ∖ 𝐸)) = ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸)
27	19, 25, 26	3eqtrri 2788	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸) = ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)
28	27	fveq2i 6888	. . . . . 6 ⊢ (𝑂‘((𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹)) ∖ 𝐸)) = (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))
29	15, 28	oveq12i 7432	. . . . 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 2761	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))) = ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹))))
32	8, 30, 31	3eqtrd 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)
34	33	fveq2i 6888	. . . 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 7438	. 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 4144	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∩ 𝐸) ⊆ 𝑋)
38	1, 3, 37	omexrcl 47560	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ ℝ*)
39	1, 3, 37	omecl 47556	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) ∈ (0[,]+∞))
40	39	xrge0nemnfd 46387	. . . 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 47554	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ⊆ 𝑋)
44	43	ssinss2d 46120	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹) ⊆ 𝑋)
45	1, 3, 44	omexrcl 47560	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ ℝ*)
46	1, 3, 44	omecl 47556	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) ∈ (0[,]+∞))
47	46	xrge0nemnfd 46387	. . . 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 4083	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∖ 𝐸) ⊆ 𝑋)
50	49	ssdifssd 4083	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹) ⊆ 𝑋)
51	1, 3, 50	omexrcl 47560	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ*)
52	1, 3, 50	omecl 47556	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ (0[,]+∞))
53	52	xrge0nemnfd 46387	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞)
54	51, 53	jca 521	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ∈ ℝ* ∧ (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)) ≠ -∞))
55		xaddass 13379	. . 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 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)))))
57	1, 2, 3, 42, 49	caragensplit 47553	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +e (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹))) = (𝑂‘(𝐴 ∖ 𝐸)))
58	57	oveq2d 7436	. . 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 47553	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +e (𝑂‘(𝐴 ∖ 𝐸))) = (𝑂‘𝐴))
60	58, 59	eqtrd 2795	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ 𝐸)) +e ((𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∩ 𝐹)) +e (𝑂‘((𝐴 ∖ 𝐸) ∖ 𝐹)))) = (𝑂‘𝐴))
61	36, 56, 60	3eqtrd 2799	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘(𝐴 ∩ (𝐸 ∪ 𝐹))) +e (𝑂‘(𝐴 ∖ (𝐸 ∪ 𝐹)))) = (𝑂‘𝐴))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955   ⊆ wss 3895   ∖ cdif 4045   ∩ cin 4089   ∪ cun 4149  ∅c0 4278  ∪ cuni 4866  dom cdm 5650  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  -∞cmnf 11341  ℝ^*cxr 11342   +_e cxad 13239  OutMeascome 47542  CaraGenccaragen 47544

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-addass 11265  ax-i2m1 11268  ax-rnegex 11271  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  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-ss 3896  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  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 5545  df-po 5558  df-so 5559  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-xadd 13242  df-icc 13483  df-ome 47543  df-caragen 47545

This theorem is used by:  caragenuncl  47566