Theorem sigaclcu2 30504

Description: A sigma-algebra is closed under countable union - indexing on ℕ (Contributed by Thierry Arnoux, 29-Dec-2016.)

Assertion

Ref	Expression
sigaclcu2	⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆)

Distinct variable group:   𝑆,𝑘

Allowed substitution hint:   𝐴(𝑘)

Proof of Theorem sigaclcu2

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dfiun2g 4744	. . 3 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆 → ∪ 𝑘 ∈ ℕ 𝐴 = ∪ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴})
2	1	adantl 469	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑘 ∈ ℕ 𝐴 = ∪ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴})
3		simpl 470	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
4		abid 2794	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ↔ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴)
5		eleq1a 2880	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑥 = 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑆))
6	5	ralimi 3140	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆 → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑥 = 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑆))
7		r19.23v 3211	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ (𝑥 = 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑆) ↔ (∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑆))
8	6, 7	sylib 209	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆 → (∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑆))
9	8	imp 395	. . . . . . . 8 ⊢ ((∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆 ∧ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴) → 𝑥 ∈ 𝑆)
10	9	adantll 696	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) ∧ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴) → 𝑥 ∈ 𝑆)
11	4, 10	sylan2b 583	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) ∧ 𝑥 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴}) → 𝑥 ∈ 𝑆)
12	11	ralrimiva 3154	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → ∀𝑥 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴}𝑥 ∈ 𝑆)
13		nfab1 2950	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥{𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴}
14		nfcv 2948	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥𝑆
15	13, 14	dfss3f 3790	. . . . 5 ⊢ ({𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ⊆ 𝑆 ↔ ∀𝑥 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴}𝑥 ∈ 𝑆)
16	12, 15	sylibr 225	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ⊆ 𝑆)
17		elpw2g 5019	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra → ({𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ∈ 𝒫 𝑆 ↔ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ⊆ 𝑆))
18	17	adantr 468	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → ({𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ∈ 𝒫 𝑆 ↔ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ⊆ 𝑆))
19	16, 18	mpbird 248	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ∈ 𝒫 𝑆)
20		nnct 13000	. . . 4 ⊢ ℕ ≼ ω
21		abrexct 29817	. . . 4 ⊢ (ℕ ≼ ω → {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ≼ ω)
22	20, 21	mp1i 13	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ≼ ω)
23		sigaclcu 30501	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ∈ 𝒫 𝑆 ∧ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ≼ ω) → ∪ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ∈ 𝑆)
24	3, 19, 22, 23	syl3anc 1483	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → ∪ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ∈ 𝑆)
25	2, 24	eqeltrd 2885	1 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 197   ∧ wa 384   = wceq 1637   ∈ wcel 2156  {cab 2792  ∀wral 3096  ∃wrex 3097   ⊆ wss 3769  𝒫 cpw 4351  ∪ cuni 4630  ∪ ciun 4712   class class class wbr 4844  ran crn 5312  ωcom 7291   ≼ cdom 8186  ℕcn 11301  sigAlgebracsiga 30491

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1877  ax-4 1894  ax-5 2001  ax-6 2068  ax-7 2104  ax-8 2158  ax-9 2165  ax-10 2185  ax-11 2201  ax-12 2214  ax-13 2420  ax-ext 2784  ax-rep 4964  ax-sep 4975  ax-nul 4983  ax-pow 5035  ax-pr 5096  ax-un 7175  ax-inf2 8781  ax-cnex 10273  ax-resscn 10274  ax-1cn 10275  ax-icn 10276  ax-addcl 10277  ax-addrcl 10278  ax-mulcl 10279  ax-mulrcl 10280  ax-mulcom 10281  ax-addass 10282  ax-mulass 10283  ax-distr 10284  ax-i2m1 10285  ax-1ne0 10286  ax-1rid 10287  ax-rnegex 10288  ax-rrecex 10289  ax-cnre 10290  ax-pre-lttri 10291  ax-pre-lttrn 10292  ax-pre-ltadd 10293  ax-pre-mulgt0 10294

This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 866  df-3or 1101  df-3an 1102  df-tru 1641  df-ex 1860  df-nf 1864  df-sb 2061  df-eu 2634  df-mo 2635  df-clab 2793  df-cleq 2799  df-clel 2802  df-nfc 2937  df-ne 2979  df-nel 3082  df-ral 3101  df-rex 3102  df-reu 3103  df-rmo 3104  df-rab 3105  df-v 3393  df-sbc 3634  df-csb 3729  df-dif 3772  df-un 3774  df-in 3776  df-ss 3783  df-pss 3785  df-nul 4117  df-if 4280  df-pw 4353  df-sn 4371  df-pr 4373  df-tp 4375  df-op 4377  df-uni 4631  df-int 4670  df-iun 4714  df-br 4845  df-opab 4907  df-mpt 4924  df-tr 4947  df-id 5219  df-eprel 5224  df-po 5232  df-so 5233  df-fr 5270  df-se 5271  df-we 5272  df-xp 5317  df-rel 5318  df-cnv 5319  df-co 5320  df-dm 5321  df-rn 5322  df-res 5323  df-ima 5324  df-pred 5893  df-ord 5939  df-on 5940  df-lim 5941  df-suc 5942  df-iota 6060  df-fun 6099  df-fn 6100  df-f 6101  df-f1 6102  df-fo 6103  df-f1o 6104  df-fv 6105  df-isom 6106  df-riota 6831  df-ov 6873  df-oprab 6874  df-mpt2 6875  df-om 7292  df-1st 7394  df-2nd 7395  df-wrecs 7638  df-recs 7700  df-rdg 7738  df-er 7975  df-map 8090  df-en 8189  df-dom 8190  df-sdom 8191  df-card 9044  df-acn 9047  df-pnf 10357  df-mnf 10358  df-xr 10359  df-ltxr 10360  df-le 10361  df-sub 10549  df-neg 10550  df-nn 11302  df-n0 11556  df-z 11640  df-uz 11901  df-siga 30492

This theorem is referenced by:  sigaclfu2  30505  sigaclcu3  30506  measiun  30602