Theorem meaiininc2 46503

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
meaiininc2.f	⊢ Ⅎ𝑛𝜑
meaiininc2.p	⊢ Ⅎ𝑘𝜑
meaiininc2.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ Meas)
meaiininc2.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
meaiininc2.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑁)
meaiininc2.e	⊢ (𝜑 → 𝐸:𝑍⟶dom 𝑀)
meaiininc2.i	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐸‘(𝑛 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑛))
meaiininc2.k	⊢ (𝜑 → ∃𝑘 ∈ 𝑍 (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ)
meaiininc2.s	⊢ 𝑆 = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑛)))

Assertion

Ref	Expression
meaiininc2	⊢ (𝜑 → 𝑆 ⇝ (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛)))

Distinct variable groups:   𝑘,𝐸,𝑛   𝑘,𝑀,𝑛   𝑆,𝑘   𝑘,𝑍,𝑛

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

Proof of Theorem meaiininc2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		meaiininc2.k	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑘 ∈ 𝑍 (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ)
2		meaiininc2.p	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑘𝜑
3		nfv 1914	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑘 𝑆 ⇝ (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛))
4		meaiininc2.f	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛𝜑
5		nfv 1914	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛 𝑘 ∈ 𝑍
6		nfv 1914	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑛(𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ
7	4, 5, 6	nf3an 1901	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛(𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍 ∧ (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ)
8		meaiininc2.m	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ Meas)
9	8	3ad2ant1 1134	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍 ∧ (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ) → 𝑀 ∈ Meas)
10		meaiininc2.n	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
11	10	3ad2ant1 1134	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍 ∧ (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ) → 𝑁 ∈ ℤ)
12		meaiininc2.z	. . . . 5 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑁)
13		meaiininc2.e	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐸:𝑍⟶dom 𝑀)
14	13	3ad2ant1 1134	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍 ∧ (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ) → 𝐸:𝑍⟶dom 𝑀)
15		meaiininc2.i	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐸‘(𝑛 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑛))
16	15	3ad2antl1 1186	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍 ∧ (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐸‘(𝑛 + 1)) ⊆ (𝐸‘𝑛))
17		id 22	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → 𝑘 ∈ 𝑍)
18	17, 12	eleqtrdi 2851	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
19	18	3ad2ant2 1135	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍 ∧ (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
20		simp3 1139	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍 ∧ (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ) → (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ)
21		meaiininc2.s	. . . . 5 ⊢ 𝑆 = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑀‘(𝐸‘𝑛)))
22	7, 9, 11, 12, 14, 16, 19, 20, 21	meaiininc 46502	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍 ∧ (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ) → 𝑆 ⇝ (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛)))
23	22	3exp 1120	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑍 → ((𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ → 𝑆 ⇝ (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛)))))
24	2, 3, 23	rexlimd 3266	. 2 ⊢ (𝜑 → (∃𝑘 ∈ 𝑍 (𝑀‘(𝐸‘𝑘)) ∈ ℝ → 𝑆 ⇝ (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛))))
25	1, 24	mpd 15	1 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⇝ (𝑀‘∩ 𝑛 ∈ 𝑍 (𝐸‘𝑛)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1540  Ⅎwnf 1783   ∈ wcel 2108  ∃wrex 3070   ⊆ wss 3951  ∩ ciin 4992   class class class wbr 5143   ↦ cmpt 5225  dom cdm 5685  ⟶wf 6557  ‘cfv 6561  (class class class)co 7431  ℝcr 11154  1c1 11156   + caddc 11158  ℤcz 12613  ℤ_≥cuz 12878   ⇝ cli 15520  Meascmea 46464

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 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-iin 4994  df-disj 5111  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-oadd 8510  df-omul 8511  df-er 8745  df-map 8868  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-sup 9482  df-oi 9550  df-card 9979  df-acn 9982  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-rp 13035  df-xadd 13155  df-ico 13393  df-icc 13394  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-seq 14043  df-exp 14103  df-hash 14370  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-clim 15524  df-sum 15723  df-salg 46324  df-sumge0 46378  df-mea 46465

This theorem is referenced by: (None)