Theorem fiunelcarsg 33303

Description: The Caratheodory measurable sets are closed under finite union. (Contributed by Thierry Arnoux, 23-May-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
carsgval.1	⊢ (𝜑 → 𝑂 ∈ 𝑉)
carsgval.2	⊢ (𝜑 → 𝑀:𝒫 𝑂⟶(0[,]+∞))
carsgsiga.1	⊢ (𝜑 → (𝑀‘∅) = 0)
carsgsiga.2	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ≼ ω ∧ 𝑥 ⊆ 𝒫 𝑂) → (𝑀‘∪ 𝑥) ≤ Σ*𝑦 ∈ 𝑥(𝑀‘𝑦))
fiunelcarsg.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
fiunelcarsg.2	⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ (toCaraSiga‘𝑀))

Assertion

Ref	Expression
fiunelcarsg	⊢ (𝜑 → ∪ 𝐴 ∈ (toCaraSiga‘𝑀))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝑀,𝑦   𝑥,𝑂,𝑦   𝜑,𝑥,𝑦

Allowed substitution hints:   𝑉(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem fiunelcarsg

Dummy variables 𝑎 𝑒 𝑏 𝑓 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		unieq 4918	. . 3 ⊢ (𝑎 = ∅ → ∪ 𝑎 = ∪ ∅)
2		eqidd 2733	. . 3 ⊢ (𝑎 = ∅ → (toCaraSiga‘𝑀) = (toCaraSiga‘𝑀))
3	1, 2	eleq12d 2827	. 2 ⊢ (𝑎 = ∅ → (∪ 𝑎 ∈ (toCaraSiga‘𝑀) ↔ ∪ ∅ ∈ (toCaraSiga‘𝑀)))
4		unieq 4918	. . 3 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → ∪ 𝑎 = ∪ 𝑏)
5		eqidd 2733	. . 3 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (toCaraSiga‘𝑀) = (toCaraSiga‘𝑀))
6	4, 5	eleq12d 2827	. 2 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (∪ 𝑎 ∈ (toCaraSiga‘𝑀) ↔ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)))
7		unieq 4918	. . 3 ⊢ (𝑎 = (𝑏 ∪ {𝑥}) → ∪ 𝑎 = ∪ (𝑏 ∪ {𝑥}))
8		eqidd 2733	. . 3 ⊢ (𝑎 = (𝑏 ∪ {𝑥}) → (toCaraSiga‘𝑀) = (toCaraSiga‘𝑀))
9	7, 8	eleq12d 2827	. 2 ⊢ (𝑎 = (𝑏 ∪ {𝑥}) → (∪ 𝑎 ∈ (toCaraSiga‘𝑀) ↔ ∪ (𝑏 ∪ {𝑥}) ∈ (toCaraSiga‘𝑀)))
10		unieq 4918	. . 3 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → ∪ 𝑎 = ∪ 𝐴)
11		eqidd 2733	. . 3 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → (toCaraSiga‘𝑀) = (toCaraSiga‘𝑀))
12	10, 11	eleq12d 2827	. 2 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → (∪ 𝑎 ∈ (toCaraSiga‘𝑀) ↔ ∪ 𝐴 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)))
13		uni0 4938	. . . 4 ⊢ ∪ ∅ = ∅
14		difid 4369	. . . 4 ⊢ (𝑂 ∖ 𝑂) = ∅
15	13, 14	eqtr4i 2763	. . 3 ⊢ ∪ ∅ = (𝑂 ∖ 𝑂)
16		carsgval.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑂 ∈ 𝑉)
17		carsgval.2	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑀:𝒫 𝑂⟶(0[,]+∞))
18		carsgsiga.1	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘∅) = 0)
19	16, 17, 18	baselcarsg 33293	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑂 ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
20	16, 17, 19	difelcarsg 33297	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑂 ∖ 𝑂) ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
21	15, 20	eqeltrid 2837	. 2 ⊢ (𝜑 → ∪ ∅ ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
22		uniun 4933	. . . . 5 ⊢ ∪ (𝑏 ∪ {𝑥}) = (∪ 𝑏 ∪ ∪ {𝑥})
23		unisnv 4930	. . . . . 6 ⊢ ∪ {𝑥} = 𝑥
24	23	uneq2i 4159	. . . . 5 ⊢ (∪ 𝑏 ∪ ∪ {𝑥}) = (∪ 𝑏 ∪ 𝑥)
25	22, 24	eqtri 2760	. . . 4 ⊢ ∪ (𝑏 ∪ {𝑥}) = (∪ 𝑏 ∪ 𝑥)
26	16	ad2antrr 724	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → 𝑂 ∈ 𝑉)
27	17	ad2antrr 724	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → 𝑀:𝒫 𝑂⟶(0[,]+∞))
28		simpr 485	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
29		simpll 765	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → 𝜑)
30		carsgsiga.2	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ≼ ω ∧ 𝑥 ⊆ 𝒫 𝑂) → (𝑀‘∪ 𝑥) ≤ Σ*𝑦 ∈ 𝑥(𝑀‘𝑦))
31	16, 17, 18, 30	carsgsigalem 33302	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑒 ∈ 𝒫 𝑂 ∧ 𝑓 ∈ 𝒫 𝑂) → (𝑀‘(𝑒 ∪ 𝑓)) ≤ ((𝑀‘𝑒) +𝑒 (𝑀‘𝑓)))
32	29, 31	syl3an1 1163	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) ∧ 𝑒 ∈ 𝒫 𝑂 ∧ 𝑓 ∈ 𝒫 𝑂) → (𝑀‘(𝑒 ∪ 𝑓)) ≤ ((𝑀‘𝑒) +𝑒 (𝑀‘𝑓)))
33		fiunelcarsg.2	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ⊆ (toCaraSiga‘𝑀))
34	33	ad2antrr 724	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → 𝐴 ⊆ (toCaraSiga‘𝑀))
35		simplrr 776	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))
36	35	eldifad 3959	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → 𝑥 ∈ 𝐴)
37	34, 36	sseldd 3982	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → 𝑥 ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
38	26, 27, 28, 32, 37	unelcarsg 33299	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → (∪ 𝑏 ∪ 𝑥) ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
39	25, 38	eqeltrid 2837	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → ∪ (𝑏 ∪ {𝑥}) ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
40	39	ex 413	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) → (∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀) → ∪ (𝑏 ∪ {𝑥}) ∈ (toCaraSiga‘𝑀)))
41		fiunelcarsg.1	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
42	3, 6, 9, 12, 21, 40, 41	findcard2d 9162	1 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝐴 ∈ (toCaraSiga‘𝑀))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ∖ cdif 3944   ∪ cun 3945   ⊆ wss 3947  ∅c0 4321  𝒫 cpw 4601  {csn 4627  ∪ cuni 4907   class class class wbr 5147  ⟶wf 6536  ‘cfv 6540  (class class class)co 7405  ωcom 7851   ≼ cdom 8933  Fincfn 8935  0cc0 11106  +∞cpnf 11241   ≤ cle 11245   +_𝑒 cxad 13086  [,]cicc 13323  Σ^*cesum 33013  toCaraSigaccarsg 33288

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184  ax-addf 11185  ax-mulf 11186

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-of 7666  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-er 8699  df-map 8818  df-pm 8819  df-ixp 8888  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-fsupp 9358  df-fi 9402  df-sup 9433  df-inf 9434  df-oi 9501  df-dju 9892  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-4 12273  df-5 12274  df-6 12275  df-7 12276  df-8 12277  df-9 12278  df-n0 12469  df-z 12555  df-dec 12674  df-uz 12819  df-q 12929  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-ioo 13324  df-ioc 13325  df-ico 13326  df-icc 13327  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-fl 13753  df-mod 13831  df-seq 13963  df-exp 14024  df-fac 14230  df-bc 14259  df-hash 14287  df-shft 15010  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-limsup 15411  df-clim 15428  df-rlim 15429  df-sum 15629  df-ef 16007  df-sin 16009  df-cos 16010  df-pi 16012  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-mulr 17207  df-starv 17208  df-sca 17209  df-vsca 17210  df-ip 17211  df-tset 17212  df-ple 17213  df-ds 17215  df-unif 17216  df-hom 17217  df-cco 17218  df-rest 17364  df-topn 17365  df-0g 17383  df-gsum 17384  df-topgen 17385  df-pt 17386  df-prds 17389  df-ordt 17443  df-xrs 17444  df-qtop 17449  df-imas 17450  df-xps 17452  df-mre 17526  df-mrc 17527  df-acs 17529  df-ps 18515  df-tsr 18516  df-plusf 18556  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-mhm 18667  df-submnd 18668  df-grp 18818  df-minusg 18819  df-sbg 18820  df-mulg 18945  df-subg 18997  df-cntz 19175  df-cmn 19644  df-abl 19645  df-mgp 19982  df-ur 19999  df-ring 20051  df-cring 20052  df-subrg 20353  df-abv 20417  df-lmod 20465  df-scaf 20466  df-sra 20777  df-rgmod 20778  df-psmet 20928  df-xmet 20929  df-met 20930  df-bl 20931  df-mopn 20932  df-fbas 20933  df-fg 20934  df-cnfld 20937  df-top 22387  df-topon 22404  df-topsp 22426  df-bases 22440  df-cld 22514  df-ntr 22515  df-cls 22516  df-nei 22593  df-lp 22631  df-perf 22632  df-cn 22722  df-cnp 22723  df-haus 22810  df-tx 23057  df-hmeo 23250  df-fil 23341  df-fm 23433  df-flim 23434  df-flf 23435  df-tmd 23567  df-tgp 23568  df-tsms 23622  df-trg 23655  df-xms 23817  df-ms 23818  df-tms 23819  df-nm 24082  df-ngp 24083  df-nrg 24085  df-nlm 24086  df-ii 24384  df-cncf 24385  df-limc 25374  df-dv 25375  df-log 26056  df-esum 33014  df-carsg 33289

This theorem is referenced by:  carsgclctunlem1  33304  carsgclctunlem2  33306  carsgclctunlem3  33307