Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  measiun Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem measiun 34894
Description: A measure is sub-additive. (Contributed by Thierry Arnoux, 30-Dec-2016.) (Proof shortened by Thierry Arnoux, 7-Feb-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
measiun.1 (𝜑 → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
measiun.2 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑆)
measiun.3 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐵 ∈ 𝑆)
measiun.4 (𝜑 → 𝐴 ⊆ ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵)
Assertion
Ref Expression
measiun (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ≤ Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵))
Distinct variable groups:   𝜑,𝑛   𝑆,𝑛   𝑛,𝑀
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑛)   𝐵(𝑛)

Proof of Theorem measiun
Dummy variables 𝑘 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 iccssxr 13562 . . 3 (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
2 measiun.1 . . . 4 (𝜑 → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
3 measiun.2 . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑆)
4 measvxrge0 34881 . . . 4 ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐴 ∈ 𝑆) → (𝑀‘𝐴) ∈ (0[,]+∞))
52, 3, 4syl2anc 596 . . 3 (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ∈ (0[,]+∞))
61, 5sselid 3906 . 2 (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ∈ ℝ*)
7 measbase 34873 . . . . . 6 (𝑀 ∈ (measures‘𝑆) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
82, 7syl 18 . . . . 5 (𝜑 → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
9 measiun.3 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝐵 ∈ 𝑆)
109ralrimiva 3154 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆)
11 sigaclcu2 34795 . . . . 5 ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆)
128, 10, 11syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆)
13 measvxrge0 34881 . . . 4 ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵) ∈ (0[,]+∞))
142, 12, 13syl2anc 596 . . 3 (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵) ∈ (0[,]+∞))
151, 14sselid 3906 . 2 (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵) ∈ ℝ*)
16 nnex 12342 . . . 4 ℕ ∈ V
172adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
18 measvxrge0 34881 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
1917, 9, 18syl2anc 596 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
2019ralrimiva 3154 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
21 nfcv 2922 . . . . 5 Ⅎ𝑛ℕ
2221esumcl 34705 . . . 4 ((ℕ ∈ V ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞)) → Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
2316, 20, 22sylancr 599 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
241, 23sselid 3906 . 2 (𝜑 → Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵) ∈ ℝ*)
25 measiun.4 . . 3 (𝜑 → 𝐴 ⊆ ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵)
262, 3, 12, 25measssd 34891 . 2 (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ≤ (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵))
27 nfcsb1v 3870 . . . 4 Ⅎ𝑛⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵
28 csbeq1a 3860 . . . 4 (𝑛 = 𝑘 → 𝐵 = ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)
29 eqidd 2761 . . . . 5 (𝜑 → ℕ = ℕ)
3029orcd 887 . . . 4 (𝜑 → (ℕ = ℕ ∨ ℕ = (1..^𝑚)))
3127, 28, 30, 2, 9measiuns 34893 . . 3 (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵) = Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘(𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)))
3216a1i 11 . . . 4 (𝜑 → ℕ ∈ V)
338adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
34 nfv 1946 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑛𝜑
35 nfcv 2922 . . . . . . . . . . . . 13 Ⅎ𝑛𝑘
3635nfel1 2938 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑛 𝑘 ∈ ℕ
3727nfel1 2938 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑛⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆
3836, 37nfim 1928 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑛(𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
3934, 38nfim 1928 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑛(𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆))
40 eleq1w 2843 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑘 → (𝑛 ∈ ℕ ↔ 𝑘 ∈ ℕ))
4128eleq1d 2845 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑘 → (𝐵 ∈ 𝑆 ↔ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆))
4240, 41imbi12d 347 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = 𝑘 → ((𝑛 ∈ ℕ → 𝐵 ∈ 𝑆) ↔ (𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)))
4342imbi2d 343 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑘 → ((𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ → 𝐵 ∈ 𝑆)) ↔ (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆))))
449ex 418 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ → 𝐵 ∈ 𝑆))
4539, 43, 44chvarfv 2276 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆))
4645ralrimiv 3153 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
47 fzossnn 13847 . . . . . . . . . 10 (1..^𝑛) ⊆ ℕ
48 ssralv 3977 . . . . . . . . . 10 ((1..^𝑛) ⊆ ℕ → (∀𝑘 ∈ ℕ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆 → ∀𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆))
4947, 48ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (∀𝑘 ∈ ℕ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆 → ∀𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
50 sigaclfu2 34796 . . . . . . . . 9 ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
5149, 50sylan2 605 . . . . . . . 8 ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
528, 46, 51syl2anc 596 . . . . . . 7 (𝜑 → ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
5352adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
54 difelsiga 34810 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆) → (𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵) ∈ 𝑆)
5533, 9, 53, 54syl3anc 1398 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵) ∈ 𝑆)
56 measvxrge0 34881 . . . . 5 ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵) ∈ 𝑆) → (𝑀‘(𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)) ∈ (0[,]+∞))
5717, 55, 56syl2anc 596 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑀‘(𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)) ∈ (0[,]+∞))
58 difssd 4073 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵) ⊆ 𝐵)
5917, 55, 9, 58measssd 34891 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑀‘(𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)) ≤ (𝑀‘𝐵))
6032, 57, 19, 59esumle 34733 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘(𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)) ≤ Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵))
6131, 60eqbrtrd 5126 . 2 (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵) ≤ Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵))
626, 15, 24, 26, 61xrletrd 13292 1 (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ≤ Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  Vcvv 3450  ⦋csb 3846   ⊆ wss 3895   ∖ cdif 4045  ∪ cuni 4866  ∪ ciun 4950   class class class wbr 5102  ran crn 5651  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  0cc0 11201  1c1 11202  +∞cpnf 11341  ℝ*cxr 11343   ≤ cle 11345  ℕcn 12336  [,]cicc 13480  ..^cfzo 13789  Σ*cesum 34702  sigAlgebracsiga 34783  measurescmeas 34871
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-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9643  ax-cnex 11257  ax-resscn 11258  ax-1cn 11259  ax-icn 11260  ax-addcl 11261  ax-addrcl 11262  ax-mulcl 11263  ax-mulrcl 11264  ax-mulcom 11265  ax-addass 11266  ax-mulass 11267  ax-distr 11268  ax-i2m1 11269  ax-1ne0 11270  ax-1rid 11271  ax-rnegex 11272  ax-rrecex 11273  ax-cnre 11274  ax-pre-lttri 11275  ax-pre-lttrn 11276  ax-pre-ltadd 11277  ax-pre-mulgt0 11278  ax-pre-sup 11279  ax-addf 11280  ax-mulf 11281
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-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  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-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-disj 5070  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  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-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  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-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8300  df-wrecs 8331  df-recs 8380  df-rdg 8419  df-1o 8477  df-2o 8478  df-er 8718  df-map 8850  df-pm 8851  df-ixp 8927  df-en 8975  df-dom 8976  df-sdom 8977  df-fin 8978  df-fsupp 9355  df-fi 9404  df-sup 9435  df-inf 9436  df-oi 9505  df-dju 9983  df-card 10021  df-acn 10024  df-pnf 11346  df-mnf 11347  df-xr 11348  df-ltxr 11349  df-le 11350  df-sub 11544  df-neg 11545  df-div 11975  df-nn 12337  df-2 12406  df-3 12407  df-4 12408  df-5 12409  df-6 12410  df-7 12411  df-8 12412  df-9 12413  df-n0 12608  df-z 12695  df-dec 12816  df-uz 12967  df-q 13077  df-rp 13122  df-xneg 13242  df-xadd 13243  df-xmul 13244  df-ioo 13481  df-ioc 13482  df-ico 13483  df-icc 13484  df-fz 13641  df-fzo 13790  df-fl 13933  df-mod 14011  df-seq 14146  df-exp 14206  df-fac 14419  df-bc 14448  df-hash 14476  df-shft 15221  df-cj 15267  df-re 15268  df-im 15269  df-sqrt 15403  df-abs 15404  df-limsup 15639  df-clim 15656  df-rlim 15657  df-sum 15855  df-ef 16234  df-sin 16236  df-cos 16237  df-pi 16239  df-struct 17326  df-sets 17343  df-slot 17361  df-ndx 17373  df-base 17389  df-ress 17410  df-plusg 17442  df-mulr 17443  df-starv 17444  df-sca 17445  df-vsca 17446  df-ip 17447  df-tset 17448  df-ple 17449  df-ds 17451  df-unif 17452  df-hom 17453  df-cco 17454  df-rest 17594  df-topn 17595  df-0g 17613  df-gsum 17614  df-topgen 17615  df-pt 17616  df-prds 17619  df-ordt 17674  df-xrs 17675  df-qtop 17680  df-imas 17681  df-xps 17683  df-mre 17757  df-mrc 17758  df-acs 17760  df-ps 18741  df-tsr 18742  df-plusf 18816  df-mgm 18817  df-sgrp 18909  df-mnd 18925  df-mhm 18979  df-submnd 18980  df-grp 19148  df-minusg 19149  df-sbg 19150  df-mulg 19279  df-subg 19334  df-cntz 19532  df-cmn 19997  df-abl 19998  df-mgp 20362  df-rng 20376  df-ur 20409  df-ring 20462  df-cring 20463  df-subrng 20799  df-subrg 20823  df-abv 21067  df-lmod 21138  df-scaf 21139  df-sra 21449  df-rgmod 21450  df-psmet 21671  df-xmet 21672  df-met 21673  df-bl 21674  df-mopn 21675  df-fbas 21676  df-fg 21677  df-cnfld 21680  df-top 23213  df-topon 23230  df-topsp 23252  df-bases 23265  df-cld 23338  df-ntr 23339  df-cls 23340  df-nei 23417  df-lp 23455  df-perf 23456  df-cn 23546  df-cnp 23547  df-haus 23634  df-tx 23882  df-hmeo 24075  df-fil 24166  df-fm 24258  df-flim 24259  df-flf 24260  df-tmd 24392  df-tgp 24393  df-tsms 24447  df-trg 24480  df-xms 24640  df-ms 24641  df-tms 24642  df-nm 24902  df-ngp 24903  df-nrg 24905  df-nlm 24906  df-ii 25199  df-cncf 25200  df-limc 26187  df-dv 26188  df-log 26885  df-esum 34703  df-siga 34784  df-meas 34872
This theorem is used by:  boolesineq  35130
  Copyright terms: Public domain W3C validator