Theorem sigaclcu2 33106

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 5032	. . 3 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆 → ∪ 𝑘 ∈ ℕ 𝐴 = ∪ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴})
2	1	adantl 482	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑘 ∈ ℕ 𝐴 = ∪ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴})
3		simpl 483	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → 𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra)
4		abid 2713	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ↔ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴)
5		eleq1a 2828	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 ∈ 𝑆 → (𝑥 = 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑆))
6	5	ralimi 3083	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆 → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑥 = 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑆))
7		r19.23v 3182	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ (𝑥 = 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑆) ↔ (∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑆))
8	6, 7	sylib 217	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆 → (∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴 → 𝑥 ∈ 𝑆))
9	8	imp 407	. . . . . . . 8 ⊢ ((∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆 ∧ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴) → 𝑥 ∈ 𝑆)
10	9	adantll 712	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) ∧ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴) → 𝑥 ∈ 𝑆)
11	4, 10	sylan2b 594	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) ∧ 𝑥 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴}) → 𝑥 ∈ 𝑆)
12	11	ralrimiva 3146	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → ∀𝑥 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴}𝑥 ∈ 𝑆)
13		nfab1 2905	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥{𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴}
14		nfcv 2903	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥𝑆
15	13, 14	dfss3f 3972	. . . . 5 ⊢ ({𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ⊆ 𝑆 ↔ ∀𝑥 ∈ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴}𝑥 ∈ 𝑆)
16	12, 15	sylibr 233	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ⊆ 𝑆)
17		elpw2g 5343	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra → ({𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ∈ 𝒫 𝑆 ↔ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ⊆ 𝑆))
18	17	adantr 481	. . . 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 256	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ∈ 𝒫 𝑆)
20		nnct 13942	. . . 4 ⊢ ℕ ≼ ω
21		abrexct 31928	. . . 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 33103	. . 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 1371	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → ∪ {𝑥 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑥 = 𝐴} ∈ 𝑆)
25	2, 24	eqeltrd 2833	1 ⊢ ((𝑆 ∈ ∪ ran sigAlgebra ∧ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆) → ∪ 𝑘 ∈ ℕ 𝐴 ∈ 𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  {cab 2709  ∀wral 3061  ∃wrex 3070   ⊆ wss 3947  𝒫 cpw 4601  ∪ cuni 4907  ∪ ciun 4996   class class class wbr 5147  ran crn 5676  ωcom 7851   ≼ cdom 8933  ℕcn 12208  sigAlgebracsiga 33094

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-er 8699  df-map 8818  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-card 9930  df-acn 9933  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-nn 12209  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-siga 33095

This theorem is referenced by:  sigaclfu2  33107  sigaclcu3  33108  measiun  33204