Theorem measxun2 34723

Description: The measure the union of two complementary sets is the sum of their measures. (Contributed by Thierry Arnoux, 10-Mar-2017.)

Assertion

Ref	Expression
measxun2	⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘𝐴) = ((𝑀‘𝐵) +𝑒 (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵))))

Proof of Theorem measxun2

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp1 1154	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
2		simp2r 1219	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ∈ 𝑆)
3		measbase 34710	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ (measures‘𝑆) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
4	1, 3	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
5		simp2l 1218	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐴 ∈ 𝑆)
6		difelsiga 34647	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ 𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆)
7	4, 5, 2, 6	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆)
8		prelpwi 5426	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) → {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ∈ 𝒫 𝑆)
9	2, 7, 8	syl2anc 596	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ∈ 𝒫 𝑆)
10		prct 33187	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) → {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ≼ ω)
11	2, 7, 10	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ≼ ω)
12		simp3 1156	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ⊆ 𝐴)
13		disjdifprg2 33051	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → Disj 𝑥 ∈ {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)}𝑥)
14		prcom 4696	. . . . . . . . 9 ⊢ {(𝐴 ∖ 𝐵), 𝐵} = {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}
15		dfss 3921	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 ↔ 𝐵 = (𝐵 ∩ 𝐴))
16	15	biimpi 219	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 = (𝐵 ∩ 𝐴))
17		incom 4158	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐵 ∩ 𝐴) = (𝐴 ∩ 𝐵)
18	16, 17	eqtrdi 2813	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 = (𝐴 ∩ 𝐵))
19	18	preq2d 4704	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → {(𝐴 ∖ 𝐵), 𝐵} = {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)})
20	14, 19	eqtr3id 2811	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} = {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)})
21	20	disjeq1d 5082	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥 ↔ Disj 𝑥 ∈ {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)}𝑥))
22	21	biimprd 251	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (Disj 𝑥 ∈ {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)}𝑥 → Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥))
23	13, 22	mpan9 516	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥)
24	5, 12, 23	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥)
25	11, 24	jca 521	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → ({𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ≼ ω ∧ Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥))
26		measvun 34722	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ∈ 𝒫 𝑆 ∧ ({𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ≼ ω ∧ Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥)) → (𝑀‘∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}) = Σ*𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} (𝑀‘𝑥))
27	1, 9, 25, 26	syl3anc 1398	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}) = Σ*𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} (𝑀‘𝑥))
28	2, 7	jca 521	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆))
29		uniprg 4886	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) → ∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} = (𝐵 ∪ (𝐴 ∖ 𝐵)))
30		undif 4441	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 ↔ (𝐵 ∪ (𝐴 ∖ 𝐵)) = 𝐴)
31	30	biimpi 219	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝐵 ∪ (𝐴 ∖ 𝐵)) = 𝐴)
32	29, 31	sylan9eq 2817	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → ∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} = 𝐴)
33	32	fveq2d 6886	. . 3 ⊢ (((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}) = (𝑀‘𝐴))
34	28, 12, 33	syl2anc 596	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}) = (𝑀‘𝐴))
35		simpr 490	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝑥 = 𝐵) → 𝑥 = 𝐵)
36	35	fveq2d 6886	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝑥 = 𝐵) → (𝑀‘𝑥) = (𝑀‘𝐵))
37		simpr 490	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝑥 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → 𝑥 = (𝐴 ∖ 𝐵))
38	37	fveq2d 6886	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝑥 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → (𝑀‘𝑥) = (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)))
39		measvxrge0 34718	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
40	1, 2, 39	syl2anc 596	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
41		measvxrge0 34718	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ∈ (0[,]+∞))
42	1, 7, 41	syl2anc 596	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ∈ (0[,]+∞))
43		eqimss 3992	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵) → 𝐵 ⊆ (𝐴 ∖ 𝐵))
44		ssdifeq0 4445	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ⊆ (𝐴 ∖ 𝐵) ↔ 𝐵 = ∅)
45	43, 44	sylib 221	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵) → 𝐵 = ∅)
46	45	fveq2d 6886	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵) → (𝑀‘𝐵) = (𝑀‘∅))
47		measvnul 34719	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ (measures‘𝑆) → (𝑀‘∅) = 0)
48	46, 47	sylan9eqr 2819	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → (𝑀‘𝐵) = 0)
49	1, 48	sylan 592	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → (𝑀‘𝐵) = 0)
50	49	orcd 887	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → ((𝑀‘𝐵) = 0 ∨ (𝑀‘𝐵) = +∞))
51	50	ex 418	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵) → ((𝑀‘𝐵) = 0 ∨ (𝑀‘𝐵) = +∞)))
52	36, 38, 2, 7, 40, 42, 51	esumpr2 34579	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → Σ*𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} (𝑀‘𝑥) = ((𝑀‘𝐵) +𝑒 (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵))))
53	27, 34, 52	3eqtr3d 2805	1 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘𝐴) = ((𝑀‘𝐵) +𝑒 (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ∖ cdif 3899   ∪ cun 3900   ∩ cin 3901   ⊆ wss 3902  ∅c0 4282  𝒫 cpw 4560  {cpr 4589  ∪ cuni 4870  Disj wdisj 5074   class class class wbr 5107  ran crn 5660  ‘cfv 6537  (class class class)co 7416  ωcom 7865   ≼ cdom 8953  0cc0 11127  +∞cpnf 11267   +_𝑒 cxad 13163  [,]cicc 13403  Σ^*cesum 34539  sigAlgebracsiga 34620  measurescmeas 34708

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 2215  ax-ext 2734  ax-rep 5236  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7739  ax-inf2 9623  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204  ax-pre-sup 11205  ax-addf 11206  ax-mulf 11207

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 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-tp 4592  df-op 4594  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-disj 5075  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-se 5613  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  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 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7681  df-om 7866  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-supp 8162  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8458  df-2o 8459  df-er 8699  df-map 8831  df-pm 8832  df-ixp 8908  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-fin 8959  df-fsupp 9335  df-fi 9384  df-sup 9415  df-inf 9416  df-oi 9485  df-dju 9909  df-card 9947  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-div 11899  df-nn 12261  df-2 12330  df-3 12331  df-4 12332  df-5 12333  df-6 12334  df-7 12335  df-8 12336  df-9 12337  df-n0 12532  df-z 12619  df-dec 12740  df-uz 12891  df-q 13001  df-rp 13045  df-xneg 13165  df-xadd 13166  df-xmul 13167  df-ioo 13404  df-ioc 13405  df-ico 13406  df-icc 13407  df-fz 13564  df-fzo 13712  df-fl 13855  df-mod 13933  df-seq 14068  df-exp 14128  df-fac 14340  df-bc 14369  df-hash 14397  df-shft 15142  df-cj 15188  df-re 15189  df-im 15190  df-sqrt 15324  df-abs 15325  df-limsup 15560  df-clim 15577  df-rlim 15578  df-sum 15776  df-ef 16157  df-sin 16159  df-cos 16160  df-pi 16162  df-struct 17243  df-sets 17260  df-slot 17278  df-ndx 17290  df-base 17306  df-ress 17327  df-plusg 17359  df-mulr 17360  df-starv 17361  df-sca 17362  df-vsca 17363  df-ip 17364  df-tset 17365  df-ple 17366  df-ds 17368  df-unif 17369  df-hom 17370  df-cco 17371  df-rest 17511  df-topn 17512  df-0g 17530  df-gsum 17531  df-topgen 17532  df-pt 17533  df-prds 17536  df-ordt 17591  df-xrs 17592  df-qtop 17597  df-imas 17598  df-xps 17600  df-mre 17674  df-mrc 17675  df-acs 17677  df-ps 18658  df-tsr 18659  df-plusf 18733  df-mgm 18734  df-sgrp 18825  df-mnd 18841  df-mhm 18895  df-submnd 18896  df-grp 19064  df-minusg 19065  df-sbg 19066  df-mulg 19195  df-subg 19250  df-cntz 19448  df-cmn 19913  df-abl 19914  df-mgp 20278  df-rng 20292  df-ur 20325  df-ring 20378  df-cring 20379  df-subrng 20712  df-subrg 20736  df-abv 20979  df-lmod 21050  df-scaf 21051  df-sra 21361  df-rgmod 21362  df-psmet 21581  df-xmet 21582  df-met 21583  df-bl 21584  df-mopn 21585  df-fbas 21586  df-fg 21587  df-cnfld 21590  df-top 23123  df-topon 23140  df-topsp 23162  df-bases 23175  df-cld 23248  df-ntr 23249  df-cls 23250  df-nei 23327  df-lp 23365  df-perf 23366  df-cn 23456  df-cnp 23457  df-haus 23544  df-tx 23792  df-hmeo 23985  df-fil 24076  df-fm 24168  df-flim 24169  df-flf 24170  df-tmd 24302  df-tgp 24303  df-tsms 24357  df-trg 24390  df-xms 24550  df-ms 24551  df-tms 24552  df-nm 24812  df-ngp 24813  df-nrg 24815  df-nlm 24816  df-ii 25109  df-cncf 25110  df-limc 26098  df-dv 26099  df-log 26794  df-esum 34540  df-siga 34621  df-meas 34709

This theorem is used by:  measun  34724