Theorem measxun2 34380

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 34367	. . . . . 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 34303	. . . . 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 5396	. . . 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 32795	. . . . 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 32655	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → Disj 𝑥 ∈ {(𝐴 ∖ 𝐵), (𝐴 ∩ 𝐵)}𝑥)
14		prcom 4690	. . . . . . . . 9 ⊢ {(𝐴 ∖ 𝐵), 𝐵} = {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)}
15		dfss 3921	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 ↔ 𝐵 = (𝐵 ∩ 𝐴))
16	15	biimpi 216	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 = (𝐵 ∩ 𝐴))
17		incom 4162	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐵 ∩ 𝐴) = (𝐴 ∩ 𝐵)
18	16, 17	eqtrdi 2788	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐵 ⊆ 𝐴 → 𝐵 = (𝐴 ∩ 𝐵))
19	18	preq2d 4698	. . . . . . . . 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 5074	. . . . . . 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 34379	. . 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 4880	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ 𝑆 ∧ (𝐴 ∖ 𝐵) ∈ 𝑆) → ∪ {𝐵, (𝐴 ∖ 𝐵)} = (𝐵 ∪ (𝐴 ∖ 𝐵)))
30		undif 4435	. . . . . 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 6839	. . 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 6839	. . 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 6839	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ (measures‘𝑆) ∧ (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) ∧ 𝐵 ⊆ 𝐴) ∧ 𝑥 = (𝐴 ∖ 𝐵)) → (𝑀‘𝑥) = (𝑀‘(𝐴 ∖ 𝐵)))
39		measvxrge0 34375	. . . 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 34375	. . . 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 3993	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵) → 𝐵 ⊆ (𝐴 ∖ 𝐵))
44		ssdifeq0 4440	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐵 ⊆ (𝐴 ∖ 𝐵) ↔ 𝐵 = ∅)
45	43, 44	sylib 218	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵) → 𝐵 = ∅)
46	45	fveq2d 6839	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 = (𝐴 ∖ 𝐵) → (𝑀‘𝐵) = (𝑀‘∅))
47		measvnul 34376	. . . . . . 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 34237	. 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 3899   ∪ cun 3900   ∩ cin 3901   ⊆ wss 3902  ∅c0 4286  𝒫 cpw 4555  {cpr 4583  ∪ cuni 4864  Disj wdisj 5066   class class class wbr 5099  ran crn 5626  ‘cfv 6493  (class class class)co 7361  ωcom 7811   ≼ cdom 8886  0cc0 11031  +∞cpnf 11168   +_𝑒 cxad 13029  [,]cicc 13269  Σ^*cesum 34197  sigAlgebracsiga 34278  measurescmeas 34365

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 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7683  ax-inf2 9555  ax-ac2 10378  ax-cnex 11087  ax-resscn 11088  ax-1cn 11089  ax-icn 11090  ax-addcl 11091  ax-addrcl 11092  ax-mulcl 11093  ax-mulrcl 11094  ax-mulcom 11095  ax-addass 11096  ax-mulass 11097  ax-distr 11098  ax-i2m1 11099  ax-1ne0 11100  ax-1rid 11101  ax-rnegex 11102  ax-rrecex 11103  ax-cnre 11104  ax-pre-lttri 11105  ax-pre-lttrn 11106  ax-pre-ltadd 11107  ax-pre-mulgt0 11108  ax-pre-sup 11109  ax-addf 11110  ax-mulf 11111

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 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-tp 4586  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-iin 4950  df-disj 5067  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-isom 6502  df-riota 7318  df-ov 7364  df-oprab 7365  df-mpo 7366  df-of 7625  df-om 7812  df-1st 7936  df-2nd 7937  df-supp 8106  df-frecs 8226  df-wrecs 8257  df-recs 8306  df-rdg 8344  df-1o 8400  df-2o 8401  df-er 8638  df-map 8770  df-pm 8771  df-ixp 8841  df-en 8889  df-dom 8890  df-sdom 8891  df-fin 8892  df-fsupp 9270  df-fi 9319  df-sup 9350  df-inf 9351  df-oi 9420  df-dju 9818  df-card 9856  df-acn 9859  df-ac 10031  df-pnf 11173  df-mnf 11174  df-xr 11175  df-ltxr 11176  df-le 11177  df-sub 11371  df-neg 11372  df-div 11800  df-nn 12151  df-2 12213  df-3 12214  df-4 12215  df-5 12216  df-6 12217  df-7 12218  df-8 12219  df-9 12220  df-n0 12407  df-z 12494  df-dec 12613  df-uz 12757  df-q 12867  df-rp 12911  df-xneg 13031  df-xadd 13032  df-xmul 13033  df-ioo 13270  df-ioc 13271  df-ico 13272  df-icc 13273  df-fz 13429  df-fzo 13576  df-fl 13717  df-mod 13795  df-seq 13930  df-exp 13990  df-fac 14202  df-bc 14231  df-hash 14259  df-shft 14995  df-cj 15027  df-re 15028  df-im 15029  df-sqrt 15163  df-abs 15164  df-limsup 15399  df-clim 15416  df-rlim 15417  df-sum 15615  df-ef 15995  df-sin 15997  df-cos 15998  df-pi 16000  df-struct 17079  df-sets 17096  df-slot 17114  df-ndx 17126  df-base 17142  df-ress 17163  df-plusg 17195  df-mulr 17196  df-starv 17197  df-sca 17198  df-vsca 17199  df-ip 17200  df-tset 17201  df-ple 17202  df-ds 17204  df-unif 17205  df-hom 17206  df-cco 17207  df-rest 17347  df-topn 17348  df-0g 17366  df-gsum 17367  df-topgen 17368  df-pt 17369  df-prds 17372  df-ordt 17427  df-xrs 17428  df-qtop 17433  df-imas 17434  df-xps 17436  df-mre 17510  df-mrc 17511  df-acs 17513  df-ps 18494  df-tsr 18495  df-plusf 18569  df-mgm 18570  df-sgrp 18649  df-mnd 18665  df-mhm 18713  df-submnd 18714  df-grp 18871  df-minusg 18872  df-sbg 18873  df-mulg 19003  df-subg 19058  df-cntz 19251  df-cmn 19716  df-abl 19717  df-mgp 20081  df-rng 20093  df-ur 20122  df-ring 20175  df-cring 20176  df-subrng 20484  df-subrg 20508  df-abv 20747  df-lmod 20818  df-scaf 20819  df-sra 21130  df-rgmod 21131  df-psmet 21306  df-xmet 21307  df-met 21308  df-bl 21309  df-mopn 21310  df-fbas 21311  df-fg 21312  df-cnfld 21315  df-top 22843  df-topon 22860  df-topsp 22882  df-bases 22895  df-cld 22968  df-ntr 22969  df-cls 22970  df-nei 23047  df-lp 23085  df-perf 23086  df-cn 23176  df-cnp 23177  df-haus 23264  df-tx 23511  df-hmeo 23704  df-fil 23795  df-fm 23887  df-flim 23888  df-flf 23889  df-tmd 24021  df-tgp 24022  df-tsms 24076  df-trg 24109  df-xms 24269  df-ms 24270  df-tms 24271  df-nm 24531  df-ngp 24532  df-nrg 24534  df-nlm 24535  df-ii 24831  df-cncf 24832  df-limc 25828  df-dv 25829  df-log 26526  df-esum 34198  df-siga 34279  df-meas 34366

This theorem is referenced by:  measun  34381