Theorem measiuns 30620

Description: The measure of the union of a collection of sets, expressed as the sum of a disjoint set. This is used as a lemma for both measiun 30621 and meascnbl 30622. (Contributed by Thierry Arnoux, 22-Jan-2017.) (Proof shortened by Thierry Arnoux, 7-Feb-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
measiuns.0	⊢ Ⅎ𝑛𝐵
measiuns.1	⊢ (𝑛 = 𝑘 → 𝐴 = 𝐵)
measiuns.2	⊢ (𝜑 → (𝑁 = ℕ ∨ 𝑁 = (1..^𝐼)))
measiuns.3	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
measiuns.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) → 𝐴 ∈ 𝑆)

Assertion

Ref	Expression
measiuns	⊢ (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ 𝑁 𝐴) = Σ*𝑛 ∈ 𝑁(𝑀‘(𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵)))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝑛,𝐼   𝑛,𝑀   𝑘,𝑁,𝑛   𝑆,𝑘,𝑛   𝜑,𝑘,𝑛

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑛)   𝐵(𝑘,𝑛)   𝑀(𝑘)

Proof of Theorem measiuns

Step	Hyp	Ref	Expression
1		measiuns.0	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑛𝐵
2		measiuns.1	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → 𝐴 = 𝐵)
3		measiuns.2	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑁 = ℕ ∨ 𝑁 = (1..^𝐼)))
4	1, 2, 3	iundisjcnt 29897	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑛 ∈ 𝑁 𝐴 = ∪ 𝑛 ∈ 𝑁 (𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵))
5	4	fveq2d 6336	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ 𝑁 𝐴) = (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ 𝑁 (𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵)))
6		measiuns.3	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
7		measbase 30600	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ (measures‘𝑆) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
8	6, 7	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
9	8	adantr 466	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
10		measiuns.4	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) → 𝐴 ∈ 𝑆)
11		simpll 742	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ∧ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)) → 𝜑)
12		fzossnn 12725	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (1..^𝑛) ⊆ ℕ
13		simpr 471	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ∧ 𝑁 = ℕ) → 𝑁 = ℕ)
14	12, 13	syl5sseqr 3803	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ∧ 𝑁 = ℕ) → (1..^𝑛) ⊆ 𝑁)
15		simplr 744	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ∧ 𝑁 = (1..^𝐼)) → 𝑛 ∈ 𝑁)
16		simpr 471	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ∧ 𝑁 = (1..^𝐼)) → 𝑁 = (1..^𝐼))
17	15, 16	eleqtrd 2852	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ∧ 𝑁 = (1..^𝐼)) → 𝑛 ∈ (1..^𝐼))
18		elfzouz2 12692	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ (1..^𝐼) → 𝐼 ∈ (ℤ≥‘𝑛))
19		fzoss2 12704	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐼 ∈ (ℤ≥‘𝑛) → (1..^𝑛) ⊆ (1..^𝐼))
20	17, 18, 19	3syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ∧ 𝑁 = (1..^𝐼)) → (1..^𝑛) ⊆ (1..^𝐼))
21	20, 16	sseqtr4d 3791	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ∧ 𝑁 = (1..^𝐼)) → (1..^𝑛) ⊆ 𝑁)
22	3	adantr 466	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) → (𝑁 = ℕ ∨ 𝑁 = (1..^𝐼)))
23	14, 21, 22	mpjaodan 962	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) → (1..^𝑛) ⊆ 𝑁)
24	23	sselda 3752	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ∧ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)) → 𝑘 ∈ 𝑁)
25	10	sbimi 2055	. . . . . . . . 9 ⊢ ([𝑘 / 𝑛](𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) → [𝑘 / 𝑛]𝐴 ∈ 𝑆)
26		sban 2546	. . . . . . . . . 10 ⊢ ([𝑘 / 𝑛](𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ↔ ([𝑘 / 𝑛]𝜑 ∧ [𝑘 / 𝑛]𝑛 ∈ 𝑁))
27		nfv 1995	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑛𝜑
28	27	sbf 2527	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ([𝑘 / 𝑛]𝜑 ↔ 𝜑)
29		clelsb3 2878	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ([𝑘 / 𝑛]𝑛 ∈ 𝑁 ↔ 𝑘 ∈ 𝑁)
30	28, 29	anbi12i 604	. . . . . . . . . 10 ⊢ (([𝑘 / 𝑛]𝜑 ∧ [𝑘 / 𝑛]𝑛 ∈ 𝑁) ↔ (𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑁))
31	26, 30	bitri 264	. . . . . . . . 9 ⊢ ([𝑘 / 𝑛](𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ↔ (𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑁))
32		sbsbc 3591	. . . . . . . . . 10 ⊢ ([𝑘 / 𝑛]𝐴 ∈ 𝑆 ↔ [𝑘 / 𝑛]𝐴 ∈ 𝑆)
33		vex 3354	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑘 ∈ V
34		sbcel1g 4131	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ V → ([𝑘 / 𝑛]𝐴 ∈ 𝑆 ↔ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐴 ∈ 𝑆))
35	33, 34	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 ⊢ ([𝑘 / 𝑛]𝐴 ∈ 𝑆 ↔ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐴 ∈ 𝑆)
36		nfcv 2913	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ Ⅎ𝑘𝐴
37	36, 1, 2	cbvcsb 3687	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐴 = ⦋𝑘 / 𝑘⦌𝐵
38		csbid 3690	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ⦋𝑘 / 𝑘⦌𝐵 = 𝐵
39	37, 38	eqtri 2793	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐴 = 𝐵
40	39	eleq1i 2841	. . . . . . . . . 10 ⊢ (⦋𝑘 / 𝑛⦌𝐴 ∈ 𝑆 ↔ 𝐵 ∈ 𝑆)
41	32, 35, 40	3bitri 286	. . . . . . . . 9 ⊢ ([𝑘 / 𝑛]𝐴 ∈ 𝑆 ↔ 𝐵 ∈ 𝑆)
42	25, 31, 41	3imtr3i 280	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑁) → 𝐵 ∈ 𝑆)
43	11, 24, 42	syl2anc 565	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) ∧ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)) → 𝐵 ∈ 𝑆)
44	43	ralrimiva 3115	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) → ∀𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵 ∈ 𝑆)
45		sigaclfu2 30524	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵 ∈ 𝑆)
46	9, 44, 45	syl2anc 565	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) → ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵 ∈ 𝑆)
47		difelsiga 30536	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ 𝐴 ∈ 𝑆 ∧ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵 ∈ 𝑆) → (𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵) ∈ 𝑆)
48	9, 10, 46, 47	syl3anc 1476	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑁) → (𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵) ∈ 𝑆)
49	48	ralrimiva 3115	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑛 ∈ 𝑁 (𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵) ∈ 𝑆)
50		eqimss 3806	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 = ℕ → 𝑁 ⊆ ℕ)
51		fzossnn 12725	. . . . . . 7 ⊢ (1..^𝐼) ⊆ ℕ
52		sseq1 3775	. . . . . . 7 ⊢ (𝑁 = (1..^𝐼) → (𝑁 ⊆ ℕ ↔ (1..^𝐼) ⊆ ℕ))
53	51, 52	mpbiri 248	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 = (1..^𝐼) → 𝑁 ⊆ ℕ)
54	50, 53	jaoi 836	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 = ℕ ∨ 𝑁 = (1..^𝐼)) → 𝑁 ⊆ ℕ)
55	3, 54	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ⊆ ℕ)
56		nnct 12988	. . . 4 ⊢ ℕ ≼ ω
57		ssct 8197	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ⊆ ℕ ∧ ℕ ≼ ω) → 𝑁 ≼ ω)
58	55, 56, 57	sylancl 566	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ≼ ω)
59	1, 2, 3	iundisj2cnt 29898	. . 3 ⊢ (𝜑 → Disj 𝑛 ∈ 𝑁 (𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵))
60		measvuni 30617	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑁 (𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵) ∈ 𝑆 ∧ (𝑁 ≼ ω ∧ Disj 𝑛 ∈ 𝑁 (𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵))) → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ 𝑁 (𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵)) = Σ*𝑛 ∈ 𝑁(𝑀‘(𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵)))
61	6, 49, 58, 59, 60	syl112anc 1480	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ 𝑁 (𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵)) = Σ*𝑛 ∈ 𝑁(𝑀‘(𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵)))
62	5, 61	eqtrd 2805	1 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘∪ 𝑛 ∈ 𝑁 𝐴) = Σ*𝑛 ∈ 𝑁(𝑀‘(𝐴 ∖ ∪ 𝑘 ∈ (1..^𝑛)𝐵)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 382   ∨ wo 826   = wceq 1631  [wsb 2049   ∈ wcel 2145  Ⅎwnfc 2900  ∀wral 3061  Vcvv 3351  [wsbc 3587  ⦋csb 3682   ∖ cdif 3720   ⊆ wss 3723  ∪ cuni 4574  ∪ ciun 4654  Disj wdisj 4754   class class class wbr 4786  ran crn 5250  ‘cfv 6031  (class class class)co 6793  ωcom 7212   ≼ cdom 8107  1c1 10139  ℕcn 11222  ℤ_≥cuz 11888  ..^cfzo 12673  Σ^*cesum 30429  sigAlgebracsiga 30510  measurescmeas 30598

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4904  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-inf2 8702  ax-ac2 9487  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-1cn 10196  ax-icn 10197  ax-addcl 10198  ax-addrcl 10199  ax-mulcl 10200  ax-mulrcl 10201  ax-mulcom 10202  ax-addass 10203  ax-mulass 10204  ax-distr 10205  ax-i2m1 10206  ax-1ne0 10207  ax-1rid 10208  ax-rnegex 10209  ax-rrecex 10210  ax-cnre 10211  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213  ax-pre-ltadd 10214  ax-pre-mulgt0 10215  ax-pre-sup 10216  ax-addf 10217  ax-mulf 10218

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 827  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-fal 1637  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-iin 4657  df-disj 4755  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-se 5209  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-isom 6040  df-riota 6754  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-of 7044  df-om 7213  df-1st 7315  df-2nd 7316  df-supp 7447  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-1o 7713  df-2o 7714  df-oadd 7717  df-er 7896  df-map 8011  df-pm 8012  df-ixp 8063  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113  df-fsupp 8432  df-fi 8473  df-sup 8504  df-inf 8505  df-oi 8571  df-card 8965  df-acn 8968  df-ac 9139  df-cda 9192  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-sub 10470  df-neg 10471  df-div 10887  df-nn 11223  df-2 11281  df-3 11282  df-4 11283  df-5 11284  df-6 11285  df-7 11286  df-8 11287  df-9 11288  df-n0 11495  df-z 11580  df-dec 11696  df-uz 11889  df-q 11992  df-rp 12036  df-xneg 12151  df-xadd 12152  df-xmul 12153  df-ioo 12384  df-ioc 12385  df-ico 12386  df-icc 12387  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-fl 12801  df-mod 12877  df-seq 13009  df-exp 13068  df-fac 13265  df-bc 13294  df-hash 13322  df-shft 14015  df-cj 14047  df-re 14048  df-im 14049  df-sqrt 14183  df-abs 14184  df-limsup 14410  df-clim 14427  df-rlim 14428  df-sum 14625  df-ef 15004  df-sin 15006  df-cos 15007  df-pi 15009  df-struct 16066  df-ndx 16067  df-slot 16068  df-base 16070  df-sets 16071  df-ress 16072  df-plusg 16162  df-mulr 16163  df-starv 16164  df-sca 16165  df-vsca 16166  df-ip 16167  df-tset 16168  df-ple 16169  df-ds 16172  df-unif 16173  df-hom 16174  df-cco 16175  df-rest 16291  df-topn 16292  df-0g 16310  df-gsum 16311  df-topgen 16312  df-pt 16313  df-prds 16316  df-ordt 16369  df-xrs 16370  df-qtop 16375  df-imas 16376  df-xps 16378  df-mre 16454  df-mrc 16455  df-acs 16457  df-ps 17408  df-tsr 17409  df-plusf 17449  df-mgm 17450  df-sgrp 17492  df-mnd 17503  df-mhm 17543  df-submnd 17544  df-grp 17633  df-minusg 17634  df-sbg 17635  df-mulg 17749  df-subg 17799  df-cntz 17957  df-cmn 18402  df-abl 18403  df-mgp 18698  df-ur 18710  df-ring 18757  df-cring 18758  df-subrg 18988  df-abv 19027  df-lmod 19075  df-scaf 19076  df-sra 19387  df-rgmod 19388  df-psmet 19953  df-xmet 19954  df-met 19955  df-bl 19956  df-mopn 19957  df-fbas 19958  df-fg 19959  df-cnfld 19962  df-top 20919  df-topon 20936  df-topsp 20958  df-bases 20971  df-cld 21044  df-ntr 21045  df-cls 21046  df-nei 21123  df-lp 21161  df-perf 21162  df-cn 21252  df-cnp 21253  df-haus 21340  df-tx 21586  df-hmeo 21779  df-fil 21870  df-fm 21962  df-flim 21963  df-flf 21964  df-tmd 22096  df-tgp 22097  df-tsms 22150  df-trg 22183  df-xms 22345  df-ms 22346  df-tms 22347  df-nm 22607  df-ngp 22608  df-nrg 22610  df-nlm 22611  df-ii 22900  df-cncf 22901  df-limc 23850  df-dv 23851  df-log 24524  df-esum 30430  df-siga 30511  df-meas 30599

This theorem is referenced by:  measiun  30621  meascnbl  30622