Theorem measxun2 34360

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 1137	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝑀 ∈ (measures‘𝑆))
2		simp2r 1202	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ∈ 𝑆)
3		measbase 34347	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ (measures‘𝑆) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
4	1, 3	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
5		simp2l 1201	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐴 ∈ 𝑆)
6		difelsiga 34283	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ 𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆)
7	4, 5, 2, 6	syl3anc 1374	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆)
8		prelpwi 5392	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) → {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ∈ 𝒫 𝑆)
9	2, 7, 8	syl2anc 585	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ∈ 𝒫 𝑆)
10		prct 32775	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) → {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ≼ ω)
11	2, 7, 10	syl2anc 585	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ≼ ω)
12		simp3 1139	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → 𝐵 ⊆ 𝐴)
13		disjdifprg2 32635	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → Disj 𝑥 ∈ {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)}𝑥)
14		prcom 4677	. . . . . . . . 9 ⊢ {(𝐴 ∖ 𝐵), 𝐵} = {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}
15		dfss 3909	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 ↔ 𝐵 = (𝐵 ∩ 𝐴))
16	15	biimpi 216	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 = (𝐵 ∩ 𝐴))
17		incom 4150	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐵 ∩ 𝐴) = (𝐴 ∩ 𝐵)
18	16, 17	eqtrdi 2788	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 = (𝐴 ∩ 𝐵))
19	18	preq2d 4685	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → {(𝐴 ∖ 𝐵), 𝐵} = {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)})
20	14, 19	eqtr3id 2786	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} = {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)})
21	20	disjeq1d 5061	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥 ↔ Disj 𝑥 ∈ {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)}𝑥))
22	21	biimprd 248	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (Disj 𝑥 ∈ {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)}𝑥 → Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥))
23	13, 22	mpan9 506	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥)
24	5, 12, 23	syl2anc 585	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥)
25	11, 24	jca 511	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → ({𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} ≼ ω ∧ Disj 𝑥 ∈ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}𝑥))
26		measvun 34359	. . 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 1374	. 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 511	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆))
29		uniprg 4867	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) → ∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} = (𝐵 ∪ (𝐴 ∖ 𝐵)))
30		undif 4423	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 ↔ (𝐵 ∪ (𝐴 ∖ 𝐵)) = 𝐴)
31	30	biimpi 216	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → (𝐵 ∪ (𝐴 ∖ 𝐵)) = 𝐴)
32	29, 31	sylan9eq 2792	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → ∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} = 𝐴)
33	32	fveq2d 6836	. . 3 ⊢ (((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}) = (𝑀‘𝐴))
34	28, 12, 33	syl2anc 585	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}) = (𝑀‘𝐴))
35		simpr 484	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝑥 = 𝐵) → 𝑥 = 𝐵)
36	35	fveq2d 6836	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝑥 = 𝐵) → (𝑀‘𝑥) = (𝑀‘𝐵))
37		simpr 484	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝑥 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → 𝑥 = (𝐴 ∖ 𝐵))
38	37	fveq2d 6836	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝑥 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → (𝑀‘𝑥) = (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)))
39		measvxrge0 34355	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
40	1, 2, 39	syl2anc 585	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
41		measvxrge0 34355	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ∈ (0[,]+∞))
42	1, 7, 41	syl2anc 585	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)) ∈ (0[,]+∞))
43		eqimss 3981	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵) → 𝐵 ⊆ (𝐴 ∖ 𝐵))
44		ssdifeq0 4427	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ⊆ (𝐴 ∖ 𝐵) ↔ 𝐵 = ∅)
45	43, 44	sylib 218	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵) → 𝐵 = ∅)
46	45	fveq2d 6836	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵) → (𝑀‘𝐵) = (𝑀‘∅))
47		measvnul 34356	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ (measures‘𝑆) → (𝑀‘∅) = 0)
48	46, 47	sylan9eqr 2794	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ 𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → (𝑀‘𝐵) = 0)
49	1, 48	sylan 581	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → (𝑀‘𝐵) = 0)
50	49	orcd 874	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → ((𝑀‘𝐵) = 0 ∨ (𝑀‘𝐵) = +∞))
51	50	ex 412	. . 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 34217	. 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 2780	1 ⊢ ((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) → (𝑀‘𝐴) = ((𝑀‘𝐵) +𝑒 (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ wo 848   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   ∖ cdif 3887   ∪ cun 3888   ∩ cin 3889   ⊆ wss 3890  ∅c0 4274  𝒫 cpw 4542  {cpr 4570  ∪ cuni 4851  Disj wdisj 5053   class class class wbr 5086  ran crn 5623  ‘cfv 6490  (class class class)co 7358  ωcom 7808   ≼ cdom 8882  0cc0 11027  +∞cpnf 11164   +_𝑒 cxad 13025  [,]cicc 13265  Σ^*cesum 34177  sigAlgebracsiga 34258  measurescmeas 34345

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5300  ax-pr 5368  ax-un 7680  ax-inf2 9551  ax-ac2 10374  ax-cnex 11083  ax-resscn 11084  ax-1cn 11085  ax-icn 11086  ax-addcl 11087  ax-addrcl 11088  ax-mulcl 11089  ax-mulrcl 11090  ax-mulcom 11091  ax-addass 11092  ax-mulass 11093  ax-distr 11094  ax-i2m1 11095  ax-1ne0 11096  ax-1rid 11097  ax-rnegex 11098  ax-rrecex 11099  ax-cnre 11100  ax-pre-lttri 11101  ax-pre-lttrn 11102  ax-pre-ltadd 11103  ax-pre-mulgt0 11104  ax-pre-sup 11105  ax-addf 11106  ax-mulf 11107

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-tp 4573  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-iin 4937  df-disj 5054  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-se 5576  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-isom 6499  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-of 7622  df-om 7809  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-supp 8102  df-frecs 8222  df-wrecs 8253  df-recs 8302  df-rdg 8340  df-1o 8396  df-2o 8397  df-er 8634  df-map 8766  df-pm 8767  df-ixp 8837  df-en 8885  df-dom 8886  df-sdom 8887  df-fin 8888  df-fsupp 9266  df-fi 9315  df-sup 9346  df-inf 9347  df-oi 9416  df-dju 9814  df-card 9852  df-acn 9855  df-ac 10027  df-pnf 11169  df-mnf 11170  df-xr 11171  df-ltxr 11172  df-le 11173  df-sub 11367  df-neg 11368  df-div 11796  df-nn 12147  df-2 12209  df-3 12210  df-4 12211  df-5 12212  df-6 12213  df-7 12214  df-8 12215  df-9 12216  df-n0 12403  df-z 12490  df-dec 12609  df-uz 12753  df-q 12863  df-rp 12907  df-xneg 13027  df-xadd 13028  df-xmul 13029  df-ioo 13266  df-ioc 13267  df-ico 13268  df-icc 13269  df-fz 13425  df-fzo 13572  df-fl 13713  df-mod 13791  df-seq 13926  df-exp 13986  df-fac 14198  df-bc 14227  df-hash 14255  df-shft 14991  df-cj 15023  df-re 15024  df-im 15025  df-sqrt 15159  df-abs 15160  df-limsup 15395  df-clim 15412  df-rlim 15413  df-sum 15611  df-ef 15991  df-sin 15993  df-cos 15994  df-pi 15996  df-struct 17075  df-sets 17092  df-slot 17110  df-ndx 17122  df-base 17138  df-ress 17159  df-plusg 17191  df-mulr 17192  df-starv 17193  df-sca 17194  df-vsca 17195  df-ip 17196  df-tset 17197  df-ple 17198  df-ds 17200  df-unif 17201  df-hom 17202  df-cco 17203  df-rest 17343  df-topn 17344  df-0g 17362  df-gsum 17363  df-topgen 17364  df-pt 17365  df-prds 17368  df-ordt 17423  df-xrs 17424  df-qtop 17429  df-imas 17430  df-xps 17432  df-mre 17506  df-mrc 17507  df-acs 17509  df-ps 18490  df-tsr 18491  df-plusf 18565  df-mgm 18566  df-sgrp 18645  df-mnd 18661  df-mhm 18709  df-submnd 18710  df-grp 18870  df-minusg 18871  df-sbg 18872  df-mulg 19002  df-subg 19057  df-cntz 19250  df-cmn 19715  df-abl 19716  df-mgp 20080  df-rng 20092  df-ur 20121  df-ring 20174  df-cring 20175  df-subrng 20481  df-subrg 20505  df-abv 20744  df-lmod 20815  df-scaf 20816  df-sra 21127  df-rgmod 21128  df-psmet 21303  df-xmet 21304  df-met 21305  df-bl 21306  df-mopn 21307  df-fbas 21308  df-fg 21309  df-cnfld 21312  df-top 22837  df-topon 22854  df-topsp 22876  df-bases 22889  df-cld 22962  df-ntr 22963  df-cls 22964  df-nei 23041  df-lp 23079  df-perf 23080  df-cn 23170  df-cnp 23171  df-haus 23258  df-tx 23505  df-hmeo 23698  df-fil 23789  df-fm 23881  df-flim 23882  df-flf 23883  df-tmd 24015  df-tgp 24016  df-tsms 24070  df-trg 24103  df-xms 24263  df-ms 24264  df-tms 24265  df-nm 24525  df-ngp 24526  df-nrg 24528  df-nlm 24529  df-ii 24822  df-cncf 24823  df-limc 25811  df-dv 25812  df-log 26505  df-esum 34178  df-siga 34259  df-meas 34346

This theorem is referenced by:  measun  34361