Theorem fiunelcarsg 33613

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 2731	. . 3 ⊢ (𝑎 = ∅ → (toCaraSiga‘𝑀) = (toCaraSiga‘𝑀))
3	1, 2	eleq12d 2825	. 2 ⊢ (𝑎 = ∅ → (∪ 𝑎 ∈ (toCaraSiga‘𝑀) ↔ ∪ ∅ ∈ (toCaraSiga‘𝑀)))
4		unieq 4918	. . 3 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → ∪ 𝑎 = ∪ 𝑏)
5		eqidd 2731	. . 3 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (toCaraSiga‘𝑀) = (toCaraSiga‘𝑀))
6	4, 5	eleq12d 2825	. 2 ⊢ (𝑎 = 𝑏 → (∪ 𝑎 ∈ (toCaraSiga‘𝑀) ↔ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)))
7		unieq 4918	. . 3 ⊢ (𝑎 = (𝑏 ∪ {𝑥}) → ∪ 𝑎 = ∪ (𝑏 ∪ {𝑥}))
8		eqidd 2731	. . 3 ⊢ (𝑎 = (𝑏 ∪ {𝑥}) → (toCaraSiga‘𝑀) = (toCaraSiga‘𝑀))
9	7, 8	eleq12d 2825	. 2 ⊢ (𝑎 = (𝑏 ∪ {𝑥}) → (∪ 𝑎 ∈ (toCaraSiga‘𝑀) ↔ ∪ (𝑏 ∪ {𝑥}) ∈ (toCaraSiga‘𝑀)))
10		unieq 4918	. . 3 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → ∪ 𝑎 = ∪ 𝐴)
11		eqidd 2731	. . 3 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → (toCaraSiga‘𝑀) = (toCaraSiga‘𝑀))
12	10, 11	eleq12d 2825	. 2 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → (∪ 𝑎 ∈ (toCaraSiga‘𝑀) ↔ ∪ 𝐴 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)))
13		uni0 4938	. . . 4 ⊢ ∪ ∅ = ∅
14		difid 4369	. . . 4 ⊢ (𝑂 ∖ 𝑂) = ∅
15	13, 14	eqtr4i 2761	. . 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 33603	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑂 ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
20	16, 17, 19	difelcarsg 33607	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑂 ∖ 𝑂) ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
21	15, 20	eqeltrid 2835	. 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 2758	. . . 4 ⊢ ∪ (𝑏 ∪ {𝑥}) = (∪ 𝑏 ∪ 𝑥)
26	16	ad2antrr 722	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → 𝑂 ∈ 𝑉)
27	17	ad2antrr 722	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → 𝑀:𝒫 𝑂⟶(0[,]+∞))
28		simpr 483	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
29		simpll 763	. . . . . 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 33612	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑒 ∈ 𝒫 𝑂 ∧ 𝑓 ∈ 𝒫 𝑂) → (𝑀‘(𝑒 ∪ 𝑓)) ≤ ((𝑀‘𝑒) +𝑒 (𝑀‘𝑓)))
32	29, 31	syl3an1 1161	. . . . 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 722	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → 𝐴 ⊆ (toCaraSiga‘𝑀))
35		simplrr 774	. . . . . . 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 33609	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → (∪ 𝑏 ∪ 𝑥) ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
39	25, 38	eqeltrid 2835	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑏 ⊆ 𝐴 ∧ 𝑥 ∈ (𝐴 ∖ 𝑏))) ∧ ∪ 𝑏 ∈ (toCaraSiga‘𝑀)) → ∪ (𝑏 ∪ {𝑥}) ∈ (toCaraSiga‘𝑀))
40	39	ex 411	. 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 9168	1 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝐴 ∈ (toCaraSiga‘𝑀))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 394   ∧ w3a 1085   = wceq 1539   ∈ wcel 2104   ∖ cdif 3944   ∪ cun 3945   ⊆ wss 3947  ∅c0 4321  𝒫 cpw 4601  {csn 4627  ∪ cuni 4907   class class class wbr 5147  ⟶wf 6538  ‘cfv 6542  (class class class)co 7411  ωcom 7857   ≼ cdom 8939  Fincfn 8941  0cc0 11112  +∞cpnf 11249   ≤ cle 11253   +_𝑒 cxad 13094  [,]cicc 13331  Σ^*cesum 33323  toCaraSigaccarsg 33598

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1911  ax-6 1969  ax-7 2009  ax-8 2106  ax-9 2114  ax-10 2135  ax-11 2152  ax-12 2169  ax-ext 2701  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7727  ax-inf2 9638  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190  ax-addf 11191  ax-mulf 11192

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2532  df-eu 2561  df-clab 2708  df-cleq 2722  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3474  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 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-isom 6551  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-of 7672  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-supp 8149  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-2o 8469  df-er 8705  df-map 8824  df-pm 8825  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9364  df-fi 9408  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9507  df-dju 9898  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-q 12937  df-rp 12979  df-xneg 13096  df-xadd 13097  df-xmul 13098  df-ioo 13332  df-ioc 13333  df-ico 13334  df-icc 13335  df-fz 13489  df-fzo 13632  df-fl 13761  df-mod 13839  df-seq 13971  df-exp 14032  df-fac 14238  df-bc 14267  df-hash 14295  df-shft 15018  df-cj 15050  df-re 15051  df-im 15052  df-sqrt 15186  df-abs 15187  df-limsup 15419  df-clim 15436  df-rlim 15437  df-sum 15637  df-ef 16015  df-sin 16017  df-cos 16018  df-pi 16020  df-struct 17084  df-sets 17101  df-slot 17119  df-ndx 17131  df-base 17149  df-ress 17178  df-plusg 17214  df-mulr 17215  df-starv 17216  df-sca 17217  df-vsca 17218  df-ip 17219  df-tset 17220  df-ple 17221  df-ds 17223  df-unif 17224  df-hom 17225  df-cco 17226  df-rest 17372  df-topn 17373  df-0g 17391  df-gsum 17392  df-topgen 17393  df-pt 17394  df-prds 17397  df-ordt 17451  df-xrs 17452  df-qtop 17457  df-imas 17458  df-xps 17460  df-mre 17534  df-mrc 17535  df-acs 17537  df-ps 18523  df-tsr 18524  df-plusf 18564  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-mhm 18705  df-submnd 18706  df-grp 18858  df-minusg 18859  df-sbg 18860  df-mulg 18987  df-subg 19039  df-cntz 19222  df-cmn 19691  df-abl 19692  df-mgp 20029  df-rng 20047  df-ur 20076  df-ring 20129  df-cring 20130  df-subrng 20434  df-subrg 20459  df-abv 20568  df-lmod 20616  df-scaf 20617  df-sra 20930  df-rgmod 20931  df-psmet 21136  df-xmet 21137  df-met 21138  df-bl 21139  df-mopn 21140  df-fbas 21141  df-fg 21142  df-cnfld 21145  df-top 22616  df-topon 22633  df-topsp 22655  df-bases 22669  df-cld 22743  df-ntr 22744  df-cls 22745  df-nei 22822  df-lp 22860  df-perf 22861  df-cn 22951  df-cnp 22952  df-haus 23039  df-tx 23286  df-hmeo 23479  df-fil 23570  df-fm 23662  df-flim 23663  df-flf 23664  df-tmd 23796  df-tgp 23797  df-tsms 23851  df-trg 23884  df-xms 24046  df-ms 24047  df-tms 24048  df-nm 24311  df-ngp 24312  df-nrg 24314  df-nlm 24315  df-ii 24617  df-cncf 24618  df-limc 25615  df-dv 25616  df-log 26301  df-esum 33324  df-carsg 33599

This theorem is referenced by:  carsgclctunlem1  33614  carsgclctunlem2  33616  carsgclctunlem3  33617