Theorem meaiininc 45775

Description: Measures are continuous from above: if 𝐸 is a nonincreasing sequence of measurable sets, and any of the sets has finite measure, then the measure of the intersection is the limit of the measures. This is Proposition 112C (f) of [Fremlin1] p. 16. (Contributed by Glauco Siliprandi, 8-Apr-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
meaiininc.f	⊢ Ⅎ𝑛𝜑
meaiininc.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ Meas)
meaiininc.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
meaiininc.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑁)
meaiininc.e	⊢ (𝜑 → 𝐸:𝑍⟶dom 𝑀)
meaiininc.i	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐸‘(𝑛 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑛))
meaiininc.k	⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
meaiininc.r	⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐸‘𝐾)) ∈ ℝ)
meaiininc.s	⊢ 𝑆 = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑛)))

Assertion

Ref	Expression
meaiininc	⊢ (𝜑 → 𝑆 ⇝ (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛)))

Distinct variable groups:   𝑛,𝐸   𝑛,𝐾   𝑛,𝑀   𝑛,𝑍

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑛)   𝑆(𝑛)   𝑁(𝑛)

Proof of Theorem meaiininc

Dummy variables 𝑖 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		meaiininc.m	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ Meas)
2		meaiininc.n	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
3		meaiininc.z	. . 3 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑁)
4		meaiininc.e	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐸:𝑍⟶dom 𝑀)
5		meaiininc.f	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛𝜑
6		nfv 1909	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛 𝑖 ∈ 𝑍
7	5, 6	nfan 1894	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛(𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑍)
8		nfv 1909	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛(𝐸‘(𝑖 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑖)
9	7, 8	nfim 1891	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑛((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑍) → (𝐸‘(𝑖 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑖))
10		eleq1w 2810	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑖 → (𝑛 ∈ 𝑍 ↔ 𝑖 ∈ 𝑍))
11	10	anbi2d 628	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑖 → ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ↔ (𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑍)))
12		fvoveq1 7428	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑖 → (𝐸‘(𝑛 + 1)) = (𝐸‘(𝑖 + 1)))
13		fveq2 6885	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑖 → (𝐸‘𝑛) = (𝐸‘𝑖))
14	12, 13	sseq12d 4010	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑖 → ((𝐸‘(𝑛 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑛) ↔ (𝐸‘(𝑖 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑖)))
15	11, 14	imbi12d 344	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑖 → (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐸‘(𝑛 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑛)) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑍) → (𝐸‘(𝑖 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑖))))
16		meaiininc.i	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐸‘(𝑛 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑛))
17	9, 15, 16	chvarfv 2225	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑍) → (𝐸‘(𝑖 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑖))
18		meaiininc.k	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
19		meaiininc.r	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐸‘𝐾)) ∈ ℝ)
20		2fveq3 6890	. . . 4 ⊢ (𝑚 = 𝑖 → (𝑀‘(𝐸‘𝑚)) = (𝑀‘(𝐸‘𝑖)))
21	20	cbvmptv 5254	. . 3 ⊢ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑚))) = (𝑖 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑖)))
22	13	difeq2d 4117	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑖 → ((𝐸‘𝐾) ∖ (𝐸‘𝑛)) = ((𝐸‘𝐾) ∖ (𝐸‘𝑖)))
23	22	cbvmptv 5254	. . 3 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐸‘𝐾) ∖ (𝐸‘𝑛))) = (𝑖 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐸‘𝐾) ∖ (𝐸‘𝑖)))
24		fveq2 6885	. . . 4 ⊢ (𝑚 = 𝑖 → ((𝑛 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐸‘𝐾) ∖ (𝐸‘𝑛)))‘𝑚) = ((𝑛 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐸‘𝐾) ∖ (𝐸‘𝑛)))‘𝑖))
25	24	cbviunv 5036	. . 3 ⊢ ∪ 𝑚 ∈ 𝑍 ((𝑛 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐸‘𝐾) ∖ (𝐸‘𝑛)))‘𝑚) = ∪ 𝑖 ∈ 𝑍 ((𝑛 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐸‘𝐾) ∖ (𝐸‘𝑛)))‘𝑖)
26	1, 2, 3, 4, 17, 18, 19, 21, 23, 25	meaiininclem 45774	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑚))) ⇝ (𝑀‘∩ 𝑖 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑖)))
27		meaiininc.s	. . . . 5 ⊢ 𝑆 = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑛)))
28		2fveq3 6890	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (𝑀‘(𝐸‘𝑛)) = (𝑀‘(𝐸‘𝑚)))
29	28	cbvmptv 5254	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑛))) = (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑚)))
30	27, 29	eqtri 2754	. . . 4 ⊢ 𝑆 = (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑚)))
31	30	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 = (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑚))))
32	13	cbviinv 5037	. . . . 5 ⊢ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛) = ∩ 𝑖 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑖)
33	32	fveq2i 6888	. . . 4 ⊢ (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛)) = (𝑀‘∩ 𝑖 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑖))
34	33	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛)) = (𝑀‘∩ 𝑖 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑖)))
35	31, 34	breq12d 5154	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ⇝ (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛)) ↔ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑚))) ⇝ (𝑀‘∩ 𝑖 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑖))))
36	26, 35	mpbird 257	1 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⇝ (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1533  Ⅎwnf 1777   ∈ wcel 2098   ∖ cdif 3940   ⊆ wss 3943  ∪ ciun 4990  ∩ ciin 4991   class class class wbr 5141   ↦ cmpt 5224  dom cdm 5669  ⟶wf 6533  ‘cfv 6537  (class class class)co 7405  ℝcr 11111  1c1 11113   + caddc 11115  ℤcz 12562  ℤ_≥cuz 12826   ⇝ cli 15434  Meascmea 45737

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  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

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-int 4944  df-iun 4992  df-iin 4993  df-disj 5107  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-se 5625  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7853  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8467  df-oadd 8471  df-omul 8472  df-er 8705  df-map 8824  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-sup 9439  df-oi 9507  df-card 9936  df-acn 9939  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-n0 12477  df-z 12563  df-uz 12827  df-rp 12981  df-xadd 13099  df-ico 13336  df-icc 13337  df-fz 13491  df-fzo 13634  df-seq 13973  df-exp 14033  df-hash 14296  df-cj 15052  df-re 15053  df-im 15054  df-sqrt 15188  df-abs 15189  df-clim 15438  df-sum 15639  df-salg 45597  df-sumge0 45651  df-mea 45738

This theorem is referenced by:  meaiininc2  45776  vonicclem2  45972