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 34962
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 13601 . . 3 (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
2 measiun.1 . . . 4 (𝜑 → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
3 measiun.2 . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑆)
4 measvxrge0 34949 . . . 4 ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐴 ∈ 𝑆) → (𝑀‘𝐴) ∈ (0[,]+∞))
52, 3, 4syl2anc 596 . . 3 (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ∈ (0[,]+∞))
61, 5sselid 3911 . 2 (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ∈ ℝ*)
7 measbase 34941 . . . . . 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 3158 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆)
11 sigaclcu2 34863 . . . . 5 ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆)
128, 10, 11syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆)
13 measvxrge0 34949 . . . 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 3911 . 2 (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵) ∈ ℝ*)
16 nnex 12381 . . . 4 ℕ ∈ V
172adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
18 measvxrge0 34949 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
1917, 9, 18syl2anc 596 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
2019ralrimiva 3158 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
21 nfcv 2926 . . . . 5 Ⅎ𝑛ℕ
2221esumcl 34773 . . . 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 3911 . 2 (𝜑 → Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵) ∈ ℝ*)
25 measiun.4 . . 3 (𝜑 → 𝐴 ⊆ ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵)
262, 3, 12, 25measssd 34959 . 2 (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ≤ (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵))
27 nfcsb1v 3875 . . . 4 Ⅎ𝑛⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵
28 csbeq1a 3865 . . . 4 (𝑛 = 𝑘 → 𝐵 = ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)
29 eqidd 2764 . . . . 5 (𝜑 → ℕ = ℕ)
3029orcd 887 . . . 4 (𝜑 → (ℕ = ℕ ∨ ℕ = (1..^𝑚)))
3127, 28, 30, 2, 9measiuns 34961 . . 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 1949 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑛𝜑
35 nfcv 2926 . . . . . . . . . . . . 13 Ⅎ𝑛𝑘
3635nfel1 2942 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑛 𝑘 ∈ ℕ
3727nfel1 2942 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑛⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆
3836, 37nfim 1931 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑛(𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
3934, 38nfim 1931 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑛(𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆))
40 eleq1w 2847 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑘 → (𝑛 ∈ ℕ ↔ 𝑘 ∈ ℕ))
4128eleq1d 2849 . . . . . . . . . . . 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 2280 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆))
4645ralrimiv 3157 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
47 fzossnn 13886 . . . . . . . . . 10 (1..^𝑛) ⊆ ℕ
48 ssralv 3982 . . . . . . . . . 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 34864 . . . . . . . . 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 34878 . . . . . 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 1399 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵) ∈ 𝑆)
56 measvxrge0 34949 . . . . 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 4076 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵) ⊆ 𝐵)
5917, 55, 9, 58measssd 34959 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑀‘(𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)) ≤ (𝑀‘𝐵))
6032, 57, 19, 59esumle 34801 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘(𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)) ≤ Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵))
6131, 60eqbrtrd 5133 . 2 (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵) ≤ Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵))
626, 15, 24, 26, 61xrletrd 13331 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 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  Vcvv 3454  ⦋csb 3851   ⊆ wss 3900   ∖ cdif 4048  ∪ cuni 4872  ∪ ciun 4956   class class class wbr 5108  ran crn 5659  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  0cc0 11239  1c1 11240  +∞cpnf 11379  ℝ*cxr 11381   ≤ cle 11383  ℕcn 12375  [,]cicc 13519  ..^cfzo 13828  Σ*cesum 34770  sigAlgebracsiga 34851  measurescmeas 34939
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-inf2 9679  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317  ax-addf 11318  ax-mulf 11319
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-disj 5076  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-of 7725  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-supp 8215  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-2o 8515  df-er 8755  df-map 8887  df-pm 8888  df-ixp 8964  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-fsupp 9392  df-fi 9440  df-sup 9471  df-inf 9472  df-oi 9541  df-dju 10019  df-card 10057  df-acn 10060  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-div 12014  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-4 12447  df-5 12448  df-6 12449  df-7 12450  df-8 12451  df-9 12452  df-n0 12647  df-z 12734  df-dec 12855  df-uz 13006  df-q 13116  df-rp 13161  df-xneg 13281  df-xadd 13282  df-xmul 13283  df-ioo 13520  df-ioc 13521  df-ico 13522  df-icc 13523  df-fz 13680  df-fzo 13829  df-fl 13972  df-mod 14050  df-seq 14185  df-exp 14245  df-fac 14459  df-bc 14488  df-hash 14516  df-shft 15263  df-cj 15309  df-re 15310  df-im 15311  df-sqrt 15445  df-abs 15446  df-limsup 15682  df-clim 15699  df-rlim 15700  df-sum 15898  df-ef 16277  df-sin 16279  df-cos 16280  df-pi 16282  df-struct 17369  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-ress 17453  df-plusg 17486  df-mulr 17487  df-starv 17488  df-sca 17489  df-vsca 17490  df-ip 17491  df-tset 17492  df-ple 17493  df-ds 17495  df-unif 17496  df-hom 17497  df-cco 17498  df-euf 17499  df-rest 17643  df-topn 17644  df-0g 17662  df-gsum 17663  df-topgen 17664  df-pt 17665  df-prds 17668  df-ordt 17723  df-xrs 17724  df-qtop 17729  df-imas 17730  df-xps 17732  df-mre 17806  df-mrc 17807  df-acs 17809  df-ps 18790  df-tsr 18791  df-plusf 18865  df-mgm 18866  df-sgrp 18958  df-mnd 18974  df-mhm 19028  df-submnd 19029  df-grp 19197  df-minusg 19198  df-sbg 19199  df-mulg 19328  df-subg 19383  df-cntz 19582  df-cmn 20047  df-abl 20048  df-mgp 20412  df-rng 20426  df-ur 20459  df-ring 20512  df-cring 20513  df-subrng 20849  df-subrg 20873  df-abv 21117  df-lmod 21188  df-scaf 21189  df-sra 21499  df-rgmod 21500  df-psmet 21721  df-xmet 21722  df-met 21723  df-bl 21724  df-mopn 21725  df-fbas 21726  df-fg 21727  df-cnfld 21730  df-top 23267  df-topon 23284  df-topsp 23306  df-bases 23319  df-cld 23392  df-ntr 23393  df-cls 23394  df-nei 23471  df-lp 23509  df-perf 23510  df-cn 23600  df-cnp 23601  df-haus 23688  df-tx 23936  df-hmeo 24129  df-fil 24220  df-fm 24312  df-flim 24313  df-flf 24314  df-tmd 24446  df-tgp 24447  df-tsms 24501  df-trg 24534  df-xms 24694  df-ms 24695  df-tms 24696  df-nm 24956  df-ngp 24957  df-nrg 24959  df-nlm 24960  df-ii 25253  df-cncf 25254  df-limc 26241  df-dv 26242  df-log 26941  df-esum 34771  df-siga 34852  df-meas 34940
This theorem is used by:  boolesineq  35198
  Copyright terms: Public domain W3C validator