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 34844
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 13554 . . 3 (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
2 measiun.1 . . . 4 (𝜑 → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
3 measiun.2 . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑆)
4 measvxrge0 34831 . . . 4 ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐴 ∈ 𝑆) → (𝑀‘𝐴) ∈ (0[,]+∞))
52, 3, 4syl2anc 596 . . 3 (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ∈ (0[,]+∞))
61, 5sselid 3929 . 2 (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ∈ ℝ*)
7 measbase 34823 . . . . . 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 3155 . . . . 5 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆)
11 sigaclcu2 34745 . . . . 5 ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆)
128, 10, 11syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵 ∈ 𝑆)
13 measvxrge0 34831 . . . 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 3929 . 2 (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵) ∈ ℝ*)
16 nnex 12334 . . . 4 ℕ ∈ V
172adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
18 measvxrge0 34831 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
1917, 9, 18syl2anc 596 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
2019ralrimiva 3155 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑛 ∈ ℕ (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
21 nfcv 2923 . . . . 5 Ⅎ𝑛ℕ
2221esumcl 34655 . . . 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 3929 . 2 (𝜑 → Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵) ∈ ℝ*)
25 measiun.4 . . 3 (𝜑 → 𝐴 ⊆ ∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵)
262, 3, 12, 25measssd 34841 . 2 (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ≤ (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵))
27 nfcsb1v 3871 . . . 4 Ⅎ𝑛⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵
28 csbeq1a 3861 . . . 4 (𝑛 = 𝑘 → 𝐵 = ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)
29 eqidd 2762 . . . . 5 (𝜑 → ℕ = ℕ)
3029orcd 887 . . . 4 (𝜑 → (ℕ = ℕ ∨ ℕ = (1..^𝑚)))
3127, 28, 30, 2, 9measiuns 34843 . . 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 1947 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑛𝜑
35 nfcv 2923 . . . . . . . . . . . . 13 Ⅎ𝑛𝑘
3635nfel1 2939 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑛 𝑘 ∈ ℕ
3727nfel1 2939 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑛⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆
3836, 37nfim 1929 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑛(𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
3934, 38nfim 1929 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑛(𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆))
40 eleq1w 2844 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑘 → (𝑛 ∈ ℕ ↔ 𝑘 ∈ ℕ))
4128eleq1d 2846 . . . . . . . . . . . 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 2277 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑘 ∈ ℕ → ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆))
4645ralrimiv 3154 . . . . . . . 8 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ ℕ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵 ∈ 𝑆)
47 fzossnn 13839 . . . . . . . . . 10 (1..^𝑛) ⊆ ℕ
48 ssralv 4000 . . . . . . . . . 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 34746 . . . . . . . . 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 34760 . . . . . 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 34831 . . . . 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 4084 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵) ⊆ 𝐵)
5917, 55, 9, 58measssd 34841 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑀‘(𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)) ≤ (𝑀‘𝐵))
6032, 57, 19, 59esumle 34683 . . 3 (𝜑 → Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘(𝐵 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐵)) ≤ Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵))
6131, 60eqbrtrd 5127 . 2 (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ ℕ 𝐵) ≤ Σ*𝑛 ∈ ℕ(𝑀‘𝐵))
626, 15, 24, 26, 61xrletrd 13284 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 2145  ∀wral 3077  Vcvv 3451  ⦋csb 3847   ∖ cdif 3896   ⊆ wss 3899  ∪ cuni 4867  ∪ ciun 4951   class class class wbr 5103  ran crn 5652  ‘cfv 6537  (class class class)co 7418  0cc0 11193  1c1 11194  +∞cpnf 11333  ℝ*cxr 11335   ≤ cle 11337  ℕcn 12328  [,]cicc 13472  ..^cfzo 13781  Σ*cesum 34652  sigAlgebracsiga 34733  measurescmeas 34821
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-inf2 9635  ax-cnex 11249  ax-resscn 11250  ax-1cn 11251  ax-icn 11252  ax-addcl 11253  ax-addrcl 11254  ax-mulcl 11255  ax-mulrcl 11256  ax-mulcom 11257  ax-addass 11258  ax-mulass 11259  ax-distr 11260  ax-i2m1 11261  ax-1ne0 11262  ax-1rid 11263  ax-rnegex 11264  ax-rrecex 11265  ax-cnre 11266  ax-pre-lttri 11267  ax-pre-lttrn 11268  ax-pre-ltadd 11269  ax-pre-mulgt0 11270  ax-pre-sup 11271  ax-addf 11272  ax-mulf 11273
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 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-disj 5071  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  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 7375  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-of 7691  df-om 7876  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-supp 8171  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8469  df-2o 8470  df-er 8710  df-map 8842  df-pm 8843  df-ixp 8919  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-fin 8970  df-fsupp 9347  df-fi 9396  df-sup 9427  df-inf 9428  df-oi 9497  df-dju 9975  df-card 10013  df-acn 10016  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-xr 11340  df-ltxr 11341  df-le 11342  df-sub 11536  df-neg 11537  df-div 11967  df-nn 12329  df-2 12398  df-3 12399  df-4 12400  df-5 12401  df-6 12402  df-7 12403  df-8 12404  df-9 12405  df-n0 12600  df-z 12687  df-dec 12808  df-uz 12959  df-q 13069  df-rp 13114  df-xneg 13234  df-xadd 13235  df-xmul 13236  df-ioo 13473  df-ioc 13474  df-ico 13475  df-icc 13476  df-fz 13633  df-fzo 13782  df-fl 13925  df-mod 14003  df-seq 14138  df-exp 14198  df-fac 14411  df-bc 14440  df-hash 14468  df-shft 15213  df-cj 15259  df-re 15260  df-im 15261  df-sqrt 15395  df-abs 15396  df-limsup 15631  df-clim 15648  df-rlim 15649  df-sum 15847  df-ef 16226  df-sin 16228  df-cos 16229  df-pi 16231  df-struct 17318  df-sets 17335  df-slot 17353  df-ndx 17365  df-base 17381  df-ress 17402  df-plusg 17434  df-mulr 17435  df-starv 17436  df-sca 17437  df-vsca 17438  df-ip 17439  df-tset 17440  df-ple 17441  df-ds 17443  df-unif 17444  df-hom 17445  df-cco 17446  df-rest 17586  df-topn 17587  df-0g 17605  df-gsum 17606  df-topgen 17607  df-pt 17608  df-prds 17611  df-ordt 17666  df-xrs 17667  df-qtop 17672  df-imas 17673  df-xps 17675  df-mre 17749  df-mrc 17750  df-acs 17752  df-ps 18733  df-tsr 18734  df-plusf 18808  df-mgm 18809  df-sgrp 18901  df-mnd 18917  df-mhm 18971  df-submnd 18972  df-grp 19140  df-minusg 19141  df-sbg 19142  df-mulg 19271  df-subg 19326  df-cntz 19524  df-cmn 19989  df-abl 19990  df-mgp 20354  df-rng 20368  df-ur 20401  df-ring 20454  df-cring 20455  df-subrng 20791  df-subrg 20815  df-abv 21059  df-lmod 21130  df-scaf 21131  df-sra 21441  df-rgmod 21442  df-psmet 21663  df-xmet 21664  df-met 21665  df-bl 21666  df-mopn 21667  df-fbas 21668  df-fg 21669  df-cnfld 21672  df-top 23205  df-topon 23222  df-topsp 23244  df-bases 23257  df-cld 23330  df-ntr 23331  df-cls 23332  df-nei 23409  df-lp 23447  df-perf 23448  df-cn 23538  df-cnp 23539  df-haus 23626  df-tx 23874  df-hmeo 24067  df-fil 24158  df-fm 24250  df-flim 24251  df-flf 24252  df-tmd 24384  df-tgp 24385  df-tsms 24439  df-trg 24472  df-xms 24632  df-ms 24633  df-tms 24634  df-nm 24894  df-ngp 24895  df-nrg 24897  df-nlm 24898  df-ii 25191  df-cncf 25192  df-limc 26179  df-dv 26180  df-log 26877  df-esum 34653  df-siga 34734  df-meas 34822
This theorem is used by:  boolesineq  35080
  Copyright terms: Public domain W3C validator