Theorem measunl 34630

Description: A measure is sub-additive with respect to union. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Oct-2017.)

Hypotheses

Ref	Expression
measunl.1	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
measunl.2	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑆)
measunl.3	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑆)

Assertion

Ref	Expression
measunl	⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐴 ∪ 𝐵)) ≤ ((𝑀‘𝐴) +𝑒 (𝑀‘𝐵)))

Proof of Theorem measunl

Step	Hyp	Ref	Expression
1		undif1 4437	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∖ 𝐵) ∪ 𝐵) = (𝐴 ∪ 𝐵)
2	1	fveq2i 6888	. . 3 ⊢ (𝑀‘((𝐴 ∖ 𝐵) ∪ 𝐵)) = (𝑀‘(𝐴 ∪ 𝐵))
3		measunl.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
4		measbase 34611	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ (measures‘𝑆) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
5	3, 4	syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
6		measunl.2	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑆)
7		measunl.3	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑆)
8		difelsiga 34548	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ 𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆)
9	5, 6, 7, 8	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆)
10		disjdifr 4434	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∖ 𝐵) ∩ 𝐵) = ∅
11	10	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 ∖ 𝐵) ∩ 𝐵) = ∅)
12		measun 34625	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ ((𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ ((𝐴 ∖ 𝐵) ∩ 𝐵) = ∅) → (𝑀‘((𝐴 ∖ 𝐵) ∪ 𝐵)) = ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘𝐵)))
13	3, 9, 7, 11, 12	syl121anc 1402	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘((𝐴 ∖ 𝐵) ∪ 𝐵)) = ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘𝐵)))
14	2, 13	eqtr3id 2814	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐴 ∪ 𝐵)) = ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘𝐵)))
15		iccssxr 13468	. . . 4 ⊢ (0[,]+∞) ⊆ ℝ*
16		measvxrge0 34619	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ∈ (0[,]+∞))
17	3, 9, 16	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ∈ (0[,]+∞))
18	15, 17	sselid 3936	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ∈ ℝ*)
19		measvxrge0 34619	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐴 ∈ 𝑆) → (𝑀‘𝐴) ∈ (0[,]+∞))
20	3, 6, 19	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ∈ (0[,]+∞))
21	15, 20	sselid 3936	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ∈ ℝ*)
22		measvxrge0 34619	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
23	3, 7, 22	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
24	15, 23	sselid 3936	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘𝐵) ∈ ℝ*)
25		inelsiga 34549	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ 𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝐴 ∩ 𝐵) ∈ 𝑆)
26	5, 6, 7, 25	syl3anc 1398	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐴 ∩ 𝐵) ∈ 𝑆)
27		measvxrge0 34619	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) ∈ 𝑆) → (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)) ∈ (0[,]+∞))
28	3, 26, 27	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)) ∈ (0[,]+∞))
29		elxrge0 13495	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)) ∈ (0[,]+∞) ↔ ((𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵))))
30	28, 29	sylib 221	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)) ∈ ℝ* ∧ 0 ≤ (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵))))
31	30	simprd 501	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)))
32	15, 28	sselid 3936	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)) ∈ ℝ*)
33		xraddge02 33131	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ∈ ℝ* ∧ (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)) ∈ ℝ*) → (0 ≤ (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)) → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ≤ ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)))))
34	18, 32, 33	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0 ≤ (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)) → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ≤ ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵)))))
35	31, 34	mpd 16	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ≤ ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵))))
36		uncom 4112	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∩ 𝐵) ∪ (𝐴 ∖ 𝐵)) = ((𝐴 ∖ 𝐵) ∪ (𝐴 ∩ 𝐵))
37		inundif 4442	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∩ 𝐵) ∪ (𝐴 ∖ 𝐵)) = 𝐴
38	36, 37	eqtr3i 2790	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∖ 𝐵) ∪ (𝐴 ∩ 𝐵)) = 𝐴
39	38	fveq2i 6888	. . . . 5 ⊢ (𝑀‘((𝐴 ∖ 𝐵) ∪ (𝐴 ∩ 𝐵))) = (𝑀‘𝐴)
40		incom 4162	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∩ 𝐵) ∩ (𝐴 ∖ 𝐵)) = ((𝐴 ∖ 𝐵) ∩ (𝐴 ∩ 𝐵))
41		inindif 4331	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∩ 𝐵) ∩ (𝐴 ∖ 𝐵)) = ∅
42	40, 41	eqtr3i 2790	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∖ 𝐵) ∩ (𝐴 ∩ 𝐵)) = ∅
43	42	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 ∖ 𝐵) ∩ (𝐴 ∩ 𝐵)) = ∅)
44		measun 34625	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ ((𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) ∈ 𝑆) ∧ ((𝐴 ∖ 𝐵) ∩ (𝐴 ∩ 𝐵)) = ∅) → (𝑀‘((𝐴 ∖ 𝐵) ∪ (𝐴 ∩ 𝐵))) = ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵))))
45	3, 9, 26, 43, 44	syl121anc 1402	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘((𝐴 ∖ 𝐵) ∪ (𝐴 ∩ 𝐵))) = ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵))))
46	39, 45	eqtr3id 2814	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘𝐴) = ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘(𝐴 ∩ 𝐵))))
47	35, 46	breqtrrd 5141	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ≤ (𝑀‘𝐴))
48		xleadd1a 13290	. . 3 ⊢ ((((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ∈ ℝ* ∧ (𝑀‘𝐴) ∈ ℝ* ∧ (𝑀‘𝐵) ∈ ℝ*) ∧ (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ≤ (𝑀‘𝐴)) → ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘𝐵)) ≤ ((𝑀‘𝐴) +𝑒 (𝑀‘𝐵)))
49	18, 21, 24, 47, 48	syl31anc 1400	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) +𝑒 (𝑀‘𝐵)) ≤ ((𝑀‘𝐴) +𝑒 (𝑀‘𝐵)))
50	14, 49	eqbrtrd 5135	1 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘(𝐴 ∪ 𝐵)) ≤ ((𝑀‘𝐴) +𝑒 (𝑀‘𝐵)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2146   ∖ cdif 3903   ∪ cun 3904   ∩ cin 3905  ∅c0 4286  ∪ cuni 4874   class class class wbr 5111  ran crn 5664  ‘cfv 6540  (class class class)co 7416  0cc0 11111  +∞cpnf 11251  ℝ^*cxr 11253   ≤ cle 11255   +_𝑒 cxad 13146  [,]cicc 13386  sigAlgebracsiga 34521  measurescmeas 34609

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 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7738  ax-inf2 9613  ax-cnex 11167  ax-resscn 11168  ax-1cn 11169  ax-icn 11170  ax-addcl 11171  ax-addrcl 11172  ax-mulcl 11173  ax-mulrcl 11174  ax-mulcom 11175  ax-addass 11176  ax-mulass 11177  ax-distr 11178  ax-i2m1 11179  ax-1ne0 11180  ax-1rid 11181  ax-rnegex 11182  ax-rrecex 11183  ax-cnre 11184  ax-pre-lttri 11185  ax-pre-lttrn 11186  ax-pre-ltadd 11187  ax-pre-mulgt0 11188  ax-pre-sup 11189  ax-addf 11190  ax-mulf 11191

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 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-iin 4961  df-disj 5079  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7680  df-om 7865  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-supp 8159  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-2o 8456  df-er 8696  df-map 8828  df-pm 8829  df-ixp 8898  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9325  df-fi 9374  df-sup 9405  df-inf 9406  df-oi 9475  df-dju 9899  df-card 9937  df-pnf 11256  df-mnf 11257  df-xr 11258  df-ltxr 11259  df-le 11260  df-sub 11454  df-neg 11455  df-div 11883  df-nn 12245  df-2 12314  df-3 12315  df-4 12316  df-5 12317  df-6 12318  df-7 12319  df-8 12320  df-9 12321  df-n0 12516  df-z 12603  df-dec 12723  df-uz 12874  df-q 12984  df-rp 13028  df-xneg 13148  df-xadd 13149  df-xmul 13150  df-ioo 13387  df-ioc 13388  df-ico 13389  df-icc 13390  df-fz 13547  df-fzo 13695  df-fl 13838  df-mod 13916  df-seq 14051  df-exp 14111  df-fac 14323  df-bc 14352  df-hash 14380  df-shft 15123  df-cj 15169  df-re 15170  df-im 15171  df-sqrt 15305  df-abs 15306  df-limsup 15541  df-clim 15558  df-rlim 15559  df-sum 15757  df-ef 16138  df-sin 16140  df-cos 16141  df-pi 16143  df-struct 17224  df-sets 17241  df-slot 17259  df-ndx 17271  df-base 17287  df-ress 17308  df-plusg 17340  df-mulr 17341  df-starv 17342  df-sca 17343  df-vsca 17344  df-ip 17345  df-tset 17346  df-ple 17347  df-ds 17349  df-unif 17350  df-hom 17351  df-cco 17352  df-rest 17492  df-topn 17493  df-0g 17511  df-gsum 17512  df-topgen 17513  df-pt 17514  df-prds 17517  df-ordt 17572  df-xrs 17573  df-qtop 17578  df-imas 17579  df-xps 17581  df-mre 17655  df-mrc 17656  df-acs 17658  df-ps 18639  df-tsr 18640  df-plusf 18714  df-mgm 18715  df-sgrp 18798  df-mnd 18814  df-mhm 18864  df-submnd 18865  df-grp 19026  df-minusg 19027  df-sbg 19028  df-mulg 19157  df-subg 19212  df-cntz 19410  df-cmn 19875  df-abl 19876  df-mgp 20240  df-rng 20254  df-ur 20287  df-ring 20340  df-cring 20341  df-subrng 20674  df-subrg 20698  df-abv 20941  df-lmod 21012  df-scaf 21013  df-sra 21323  df-rgmod 21324  df-psmet 21543  df-xmet 21544  df-met 21545  df-bl 21546  df-mopn 21547  df-fbas 21548  df-fg 21549  df-cnfld 21552  df-top 23080  df-topon 23097  df-topsp 23119  df-bases 23132  df-cld 23205  df-ntr 23206  df-cls 23207  df-nei 23284  df-lp 23322  df-perf 23323  df-cn 23413  df-cnp 23414  df-haus 23501  df-tx 23748  df-hmeo 23941  df-fil 24032  df-fm 24124  df-flim 24125  df-flf 24126  df-tmd 24258  df-tgp 24259  df-tsms 24313  df-trg 24346  df-xms 24506  df-ms 24507  df-tms 24508  df-nm 24768  df-ngp 24769  df-nrg 24771  df-nlm 24772  df-ii 25065  df-cncf 25066  df-limc 26054  df-dv 26055  df-log 26750  df-esum 34441  df-siga 34522  df-meas 34610

This theorem is used by:  aean  34658