Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  pmeasadd Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pmeasadd 35000
Description: A premeasure on a ring of sets is additive on disjoint countable collections. This is called sigma-additivity. (Contributed by Thierry Arnoux, 19-Jul-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
caraext.1 (𝜑 → 𝑃:𝑅⟶(0[,]+∞))
caraext.2 (𝜑 → (𝑃‘∅) = 0)
caraext.3 ((𝜑 ∧ (𝑥 ≼ ω ∧ 𝑥 ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ 𝑥 𝑦)) → (𝑃‘∪ 𝑥) = Σ*𝑦 ∈ 𝑥(𝑃‘𝑦))
pmeassubadd.q 𝑄 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝒫 𝑂 ∣ (∅ ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑠 ∀𝑦 ∈ 𝑠 ((𝑥 ∪ 𝑦) ∈ 𝑠 ∧ (𝑥 ∖ 𝑦) ∈ 𝑠))}
pmeassubadd.1 (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑄)
pmeassubadd.2 (𝜑 → 𝐴 ≼ ω)
pmeassubadd.3 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ 𝑅)
pmeasadd.4 (𝜑 → Disj 𝑘 ∈ 𝐴 𝐵)
Assertion
Ref Expression
pmeasadd (𝜑 → (𝑃‘∪ 𝑘 ∈ 𝐴 𝐵) = Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝑃‘𝐵))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑃,𝑦   𝑥,𝑅,𝑦   𝜑,𝑥,𝑦   𝐴,𝑘,𝑥,𝑦   𝑥,𝐵,𝑦   𝑃,𝑘   𝑅,𝑘   𝜑,𝑘
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑠)   𝐴(𝑠)   𝐵(𝑘, 𝑠)   𝑃(𝑠)   𝑄(𝑥, 𝑦, 𝑘, 𝑠)   𝑅(𝑠)   𝑂(𝑥, 𝑦, 𝑘, 𝑠)

Proof of Theorem pmeasadd
StepHypRef Expression
1 pmeassubadd.3 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐵 ∈ 𝑅)
21ralrimiva 3154 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ 𝑅)
3 dfiun3g 5949 . . . 4 (∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ 𝑅 → ∪ 𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵))
42, 3syl 18 . . 3 (𝜑 → ∪ 𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 = ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵))
54fveq2d 6889 . 2 (𝜑 → (𝑃‘∪ 𝑘 ∈ 𝐴 𝐵) = (𝑃‘∪ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)))
6 pmeassubadd.2 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ≼ ω)
7 mptct 10623 . . . . . 6 (𝐴 ≼ ω → (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω)
8 rnct 10605 . . . . . 6 ((𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω → ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω)
96, 7, 83syl 19 . . . . 5 (𝜑 → ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω)
10 eqid 2760 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) = (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)
1110rnmptss 7123 . . . . . 6 (∀𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 ∈ 𝑅 → ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ⊆ 𝑅)
122, 11syl 18 . . . . 5 (𝜑 → ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ⊆ 𝑅)
13 pmeasadd.4 . . . . . 6 (𝜑 → Disj 𝑘 ∈ 𝐴 𝐵)
14 disjrnmpt 33222 . . . . . 6 (Disj 𝑘 ∈ 𝐴 𝐵 → Disj 𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)𝑦)
1513, 14syl 18 . . . . 5 (𝜑 → Disj 𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)𝑦)
169, 12, 153jca 1146 . . . 4 (𝜑 → (ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω ∧ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)𝑦))
1716ancli 558 . . 3 (𝜑 → (𝜑 ∧ (ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω ∧ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)𝑦)))
18 ctex 8991 . . . . 5 (𝐴 ≼ ω → 𝐴 ∈ V)
19 mptexg 7227 . . . . 5 (𝐴 ∈ V → (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ∈ V)
206, 18, 193syl 19 . . . 4 (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ∈ V)
21 rnexg 7914 . . . 4 ((𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ∈ V → ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ∈ V)
22 breq1 5105 . . . . . . . 8 (𝑥 = ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) → (𝑥 ≼ ω ↔ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω))
23 sseq1 3933 . . . . . . . 8 (𝑥 = ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) → (𝑥 ⊆ 𝑅 ↔ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ⊆ 𝑅))
24 disjeq1 5076 . . . . . . . 8 (𝑥 = ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) → (Disj 𝑦 ∈ 𝑥 𝑦 ↔ Disj 𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)𝑦))
2522, 23, 243anbi123d 1464 . . . . . . 7 (𝑥 = ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) → ((𝑥 ≼ ω ∧ 𝑥 ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ 𝑥 𝑦) ↔ (ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω ∧ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)𝑦)))
2625anbi2d 642 . . . . . 6 (𝑥 = ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) → ((𝜑 ∧ (𝑥 ≼ ω ∧ 𝑥 ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ 𝑥 𝑦)) ↔ (𝜑 ∧ (ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω ∧ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)𝑦))))
27 unieq 4877 . . . . . . . 8 (𝑥 = ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) → ∪ 𝑥 = ∪ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵))
2827fveq2d 6889 . . . . . . 7 (𝑥 = ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) → (𝑃‘∪ 𝑥) = (𝑃‘∪ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)))
29 esumeq1 34709 . . . . . . 7 (𝑥 = ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) → Σ*𝑦 ∈ 𝑥(𝑃‘𝑦) = Σ*𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)(𝑃‘𝑦))
3028, 29eqeq12d 2776 . . . . . 6 (𝑥 = ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) → ((𝑃‘∪ 𝑥) = Σ*𝑦 ∈ 𝑥(𝑃‘𝑦) ↔ (𝑃‘∪ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)) = Σ*𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)(𝑃‘𝑦)))
3126, 30imbi12d 347 . . . . 5 (𝑥 = ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) → (((𝜑 ∧ (𝑥 ≼ ω ∧ 𝑥 ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ 𝑥 𝑦)) → (𝑃‘∪ 𝑥) = Σ*𝑦 ∈ 𝑥(𝑃‘𝑦)) ↔ ((𝜑 ∧ (ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω ∧ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)𝑦)) → (𝑃‘∪ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)) = Σ*𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)(𝑃‘𝑦))))
32 caraext.3 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ≼ ω ∧ 𝑥 ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ 𝑥 𝑦)) → (𝑃‘∪ 𝑥) = Σ*𝑦 ∈ 𝑥(𝑃‘𝑦))
3331, 32vtoclg 3517 . . . 4 (ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ∈ V → ((𝜑 ∧ (ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω ∧ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)𝑦)) → (𝑃‘∪ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)) = Σ*𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)(𝑃‘𝑦)))
3420, 21, 333syl 19 . . 3 (𝜑 → ((𝜑 ∧ (ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ≼ ω ∧ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵) ⊆ 𝑅 ∧ Disj 𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)𝑦)) → (𝑃‘∪ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)) = Σ*𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)(𝑃‘𝑦)))
3517, 34mpd 16 . 2 (𝜑 → (𝑃‘∪ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)) = Σ*𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)(𝑃‘𝑦))
36 fveq2 6885 . . 3 (𝑦 = 𝐵 → (𝑃‘𝑦) = (𝑃‘𝐵))
376, 18syl 18 . . 3 (𝜑 → 𝐴 ∈ V)
38 caraext.1 . . . . 5 (𝜑 → 𝑃:𝑅⟶(0[,]+∞))
3938adantr 486 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝑃:𝑅⟶(0[,]+∞))
4039, 1ffvelcdmd 7085 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝑃‘𝐵) ∈ (0[,]+∞))
41 fveq2 6885 . . . . 5 (𝐵 = ∅ → (𝑃‘𝐵) = (𝑃‘∅))
4241adantl 487 . . . 4 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ 𝐵 = ∅) → (𝑃‘𝐵) = (𝑃‘∅))
43 caraext.2 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃‘∅) = 0)
4443ad2antrr 739 . . . 4 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ 𝐵 = ∅) → (𝑃‘∅) = 0)
4542, 44eqtrd 2795 . . 3 (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) ∧ 𝐵 = ∅) → (𝑃‘𝐵) = 0)
4636, 37, 40, 1, 45, 13esumrnmpt2 34743 . 2 (𝜑 → Σ*𝑦 ∈ ran (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ 𝐵)(𝑃‘𝑦) = Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝑃‘𝐵))
475, 35, 463eqtrd 2799 1 (𝜑 → (𝑃‘∪ 𝑘 ∈ 𝐴 𝐵) = Σ*𝑘 ∈ 𝐴(𝑃‘𝐵))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  {crab 3412  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895   ∖ cdif 4045   ∪ cun 4149  ∅c0 4278  𝒫 cpw 4556  ∪ cuni 4866  ∪ ciun 4950  Disj wdisj 5069   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  ran crn 5651  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ωcom 7877   ≼ cdom 8972  0cc0 11201  +∞cpnf 11341  [,]cicc 13480  Σ*cesum 34702
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9643  ax-cnex 11257  ax-resscn 11258  ax-1cn 11259  ax-icn 11260  ax-addcl 11261  ax-addrcl 11262  ax-mulcl 11263  ax-mulrcl 11264  ax-mulcom 11265  ax-addass 11266  ax-mulass 11267  ax-distr 11268  ax-i2m1 11269  ax-1ne0 11270  ax-1rid 11271  ax-rnegex 11272  ax-rrecex 11273  ax-cnre 11274  ax-pre-lttri 11275  ax-pre-lttrn 11276  ax-pre-ltadd 11277  ax-pre-mulgt0 11278  ax-pre-sup 11279  ax-addf 11280  ax-mulf 11281
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-disj 5070  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8300  df-wrecs 8331  df-recs 8380  df-rdg 8419  df-1o 8477  df-2o 8478  df-er 8718  df-map 8850  df-pm 8851  df-ixp 8927  df-en 8975  df-dom 8976  df-sdom 8977  df-fin 8978  df-fsupp 9355  df-fi 9404  df-sup 9435  df-inf 9436  df-oi 9505  df-card 10021  df-acn 10024  df-pnf 11346  df-mnf 11347  df-xr 11348  df-ltxr 11349  df-le 11350  df-sub 11544  df-neg 11545  df-div 11975  df-nn 12337  df-2 12406  df-3 12407  df-4 12408  df-5 12409  df-6 12410  df-7 12411  df-8 12412  df-9 12413  df-n0 12608  df-z 12695  df-dec 12816  df-uz 12967  df-q 13077  df-rp 13122  df-xneg 13242  df-xadd 13243  df-xmul 13244  df-ioo 13481  df-ioc 13482  df-ico 13483  df-icc 13484  df-fz 13641  df-fzo 13790  df-fl 13933  df-mod 14011  df-seq 14146  df-exp 14206  df-fac 14419  df-bc 14448  df-hash 14476  df-shft 15221  df-cj 15267  df-re 15268  df-im 15269  df-sqrt 15403  df-abs 15404  df-limsup 15639  df-clim 15656  df-rlim 15657  df-sum 15855  df-ef 16234  df-sin 16236  df-cos 16237  df-pi 16239  df-struct 17326  df-sets 17343  df-slot 17361  df-ndx 17373  df-base 17389  df-ress 17410  df-plusg 17442  df-mulr 17443  df-starv 17444  df-sca 17445  df-vsca 17446  df-ip 17447  df-tset 17448  df-ple 17449  df-ds 17451  df-unif 17452  df-hom 17453  df-cco 17454  df-rest 17594  df-topn 17595  df-0g 17613  df-gsum 17614  df-topgen 17615  df-pt 17616  df-prds 17619  df-ordt 17674  df-xrs 17675  df-qtop 17680  df-imas 17681  df-xps 17683  df-mre 17757  df-mrc 17758  df-acs 17760  df-ps 18741  df-tsr 18742  df-plusf 18816  df-mgm 18817  df-sgrp 18909  df-mnd 18925  df-mhm 18979  df-submnd 18980  df-grp 19148  df-minusg 19149  df-sbg 19150  df-mulg 19279  df-subg 19334  df-cntz 19532  df-cmn 19997  df-abl 19998  df-mgp 20362  df-rng 20376  df-ur 20409  df-ring 20462  df-cring 20463  df-subrng 20799  df-subrg 20823  df-abv 21067  df-lmod 21138  df-scaf 21139  df-sra 21449  df-rgmod 21450  df-psmet 21671  df-xmet 21672  df-met 21673  df-bl 21674  df-mopn 21675  df-fbas 21676  df-fg 21677  df-cnfld 21680  df-top 23213  df-topon 23230  df-topsp 23252  df-bases 23265  df-cld 23338  df-ntr 23339  df-cls 23340  df-nei 23417  df-lp 23455  df-perf 23456  df-cn 23546  df-cnp 23547  df-haus 23634  df-tx 23882  df-hmeo 24075  df-fil 24166  df-fm 24258  df-flim 24259  df-flf 24260  df-tmd 24392  df-tgp 24393  df-tsms 24447  df-trg 24480  df-xms 24640  df-ms 24641  df-tms 24642  df-nm 24902  df-ngp 24903  df-nrg 24905  df-nlm 24906  df-ii 25199  df-cncf 25200  df-limc 26187  df-dv 26188  df-log 26885  df-esum 34703
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator