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Theorem carsgclctun

Description: The Caratheodory measurable sets are closed under countable union. (Contributed by Thierry Arnoux, 21-May-2020)

Ref Expression
Hypotheses carsgval.1 φ O V
carsgval.2 φ M : 𝒫 O 0 +∞
carsgsiga.1 φ M = 0
carsgsiga.2 φ x ω x 𝒫 O M x * y x M y
carsgsiga.3 φ x y y 𝒫 O M x M y
carsgclctun.1 φ A ω
carsgclctun.2 φ A toCaraSiga M
Assertion carsgclctun φ A toCaraSiga M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 carsgval.1 φ O V
2 carsgval.2 φ M : 𝒫 O 0 +∞
3 carsgsiga.1 φ M = 0
4 carsgsiga.2 φ x ω x 𝒫 O M x * y x M y
5 carsgsiga.3 φ x y y 𝒫 O M x M y
6 carsgclctun.1 φ A ω
7 carsgclctun.2 φ A toCaraSiga M
8 7 unissd φ A toCaraSiga M
9 1 2 3 carsguni φ toCaraSiga M = O
10 8 9 sseqtrd φ A O
11 1 adantr φ e 𝒫 O O V
12 2 adantr φ e 𝒫 O M : 𝒫 O 0 +∞
13 3 adantr φ e 𝒫 O M = 0
14 4 3adant1r φ e 𝒫 O x ω x 𝒫 O M x * y x M y
15 5 3adant1r φ e 𝒫 O x y y 𝒫 O M x M y
16 6 adantr φ e 𝒫 O A ω
17 7 adantr φ e 𝒫 O A toCaraSiga M
18 simpr φ e 𝒫 O e 𝒫 O
19 11 12 13 14 15 16 17 18 carsgclctunlem3 φ e 𝒫 O M e A + 𝑒 M e A M e
20 inex1g e 𝒫 O e A V
21 20 adantl φ e 𝒫 O e A V
22 difexg e 𝒫 O e A V
23 22 adantl φ e 𝒫 O e A V
24 prct e A V e A V e A e A ω
25 21 23 24 syl2anc φ e 𝒫 O e A e A ω
26 18 elpwincl1 φ e 𝒫 O e A 𝒫 O
27 18 elpwdifcl φ e 𝒫 O e A 𝒫 O
28 prssi e A 𝒫 O e A 𝒫 O e A e A 𝒫 O
29 26 27 28 syl2anc φ e 𝒫 O e A e A 𝒫 O
30 prex e A e A V
31 breq1 x = e A e A x ω e A e A ω
32 sseq1 x = e A e A x 𝒫 O e A e A 𝒫 O
33 31 32 3anbi23d x = e A e A φ x ω x 𝒫 O φ e A e A ω e A e A 𝒫 O
34 unieq x = e A e A x = e A e A
35 34 fveq2d x = e A e A M x = M e A e A
36 esumeq1 x = e A e A * y x M y = * y e A e A M y
37 35 36 breq12d x = e A e A M x * y x M y M e A e A * y e A e A M y
38 33 37 imbi12d x = e A e A φ x ω x 𝒫 O M x * y x M y φ e A e A ω e A e A 𝒫 O M e A e A * y e A e A M y
39 38 4 vtoclg e A e A V φ e A e A ω e A e A 𝒫 O M e A e A * y e A e A M y
40 30 39 ax-mp φ e A e A ω e A e A 𝒫 O M e A e A * y e A e A M y
41 40 3adant1r φ e 𝒫 O e A e A ω e A e A 𝒫 O M e A e A * y e A e A M y
42 25 29 41 mpd3an23 φ e 𝒫 O M e A e A * y e A e A M y
43 uniprg e A 𝒫 O e A 𝒫 O e A e A = e A e A
44 26 27 43 syl2anc φ e 𝒫 O e A e A = e A e A
45 inundif e A e A = e
46 44 45 eqtrdi φ e 𝒫 O e A e A = e
47 46 fveq2d φ e 𝒫 O M e A e A = M e
48 simpr φ e 𝒫 O y = e A y = e A
49 48 fveq2d φ e 𝒫 O y = e A M y = M e A
50 simpr φ e 𝒫 O y = e A y = e A
51 50 fveq2d φ e 𝒫 O y = e A M y = M e A
52 12 26 ffvelrnd φ e 𝒫 O M e A 0 +∞
53 12 27 ffvelrnd φ e 𝒫 O M e A 0 +∞
54 ineq2 e A = e A e A e A = e A e A
55 inidm e A e A = e A
56 inindif e A e A =
57 54 55 56 3eqtr3g e A = e A e A =
58 57 adantl φ e 𝒫 O e A = e A e A =
59 58 fveq2d φ e 𝒫 O e A = e A M e A = M
60 3 ad2antrr φ e 𝒫 O e A = e A M = 0
61 59 60 eqtrd φ e 𝒫 O e A = e A M e A = 0
62 61 orcd φ e 𝒫 O e A = e A M e A = 0 M e A = +∞
63 62 ex φ e 𝒫 O e A = e A M e A = 0 M e A = +∞
64 49 51 26 27 52 53 63 esumpr2 φ e 𝒫 O * y e A e A M y = M e A + 𝑒 M e A
65 42 47 64 3brtr3d φ e 𝒫 O M e M e A + 𝑒 M e A
66 19 65 jca φ e 𝒫 O M e A + 𝑒 M e A M e M e M e A + 𝑒 M e A
67 iccssxr 0 +∞ *
68 67 52 sselid φ e 𝒫 O M e A *
69 67 53 sselid φ e 𝒫 O M e A *
70 68 69 xaddcld φ e 𝒫 O M e A + 𝑒 M e A *
71 2 ffvelrnda φ e 𝒫 O M e 0 +∞
72 67 71 sselid φ e 𝒫 O M e *
73 xrletri3 M e A + 𝑒 M e A * M e * M e A + 𝑒 M e A = M e M e A + 𝑒 M e A M e M e M e A + 𝑒 M e A
74 70 72 73 syl2anc φ e 𝒫 O M e A + 𝑒 M e A = M e M e A + 𝑒 M e A M e M e M e A + 𝑒 M e A
75 66 74 mpbird φ e 𝒫 O M e A + 𝑒 M e A = M e
76 75 ralrimiva φ e 𝒫 O M e A + 𝑒 M e A = M e
77 1 2 elcarsg φ A toCaraSiga M A O e 𝒫 O M e A + 𝑒 M e A = M e
78 10 76 77 mpbir2and φ A toCaraSiga M