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Theorem carsgsiga

Description: The Caratheodory measurable sets constructed from outer measures form a Sigma-algebra. Statement (iii) of Theorem 1.11.4 of Bogachev p. 42. (Contributed by Thierry Arnoux, 17-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
Assertion carsgsiga ⊢ φ → toCaraSiga ⁡ M ∈ sigAlgebra ⁡ O

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 1 2 carsgcl ⊢ φ → toCaraSiga ⁡ M ⊆ 𝒫 O
7 1 2 3 baselcarsg ⊢ φ → O ∈ toCaraSiga ⁡ M
8 1 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ toCaraSiga ⁡ M → O ∈ V
9 2 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ toCaraSiga ⁡ M → M : 𝒫 O ⟶ 0 +∞
10 simpr ⊢ φ ∧ g ∈ toCaraSiga ⁡ M → g ∈ toCaraSiga ⁡ M
11 8 9 10 difelcarsg ⊢ φ ∧ g ∈ toCaraSiga ⁡ M → O ∖ g ∈ toCaraSiga ⁡ M
12 11 ralrimiva ⊢ φ → ∀ g ∈ toCaraSiga ⁡ M O ∖ g ∈ toCaraSiga ⁡ M
13 1 ad2antrr ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M ∧ g ≼ ω → O ∈ V
14 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M ∧ g ≼ ω → M : 𝒫 O ⟶ 0 +∞
15 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M ∧ g ≼ ω → M ⁡ ∅ = 0
16 4 3adant1r ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M ∧ x ≼ ω ∧ x ⊆ 𝒫 O → M ⁡ ⋃ x ≤ ∑ * y ∈ x M ⁡ y
17 16 3adant1r ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M ∧ g ≼ ω ∧ x ≼ ω ∧ x ⊆ 𝒫 O → M ⁡ ⋃ x ≤ ∑ * y ∈ x M ⁡ y
18 5 3adant1r ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M ∧ x ⊆ y ∧ y ∈ 𝒫 O → M ⁡ x ≤ M ⁡ y
19 18 3adant1r ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M ∧ g ≼ ω ∧ x ⊆ y ∧ y ∈ 𝒫 O → M ⁡ x ≤ M ⁡ y
20 simpr ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M ∧ g ≼ ω → g ≼ ω
21 elpwi ⊢ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M → g ⊆ toCaraSiga ⁡ M
22 21 ad2antlr ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M ∧ g ≼ ω → g ⊆ toCaraSiga ⁡ M
23 13 14 15 17 19 20 22 carsgclctun ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M ∧ g ≼ ω → ⋃ g ∈ toCaraSiga ⁡ M
24 23 ex ⊢ φ ∧ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M → g ≼ ω → ⋃ g ∈ toCaraSiga ⁡ M
25 24 ralrimiva ⊢ φ → ∀ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M g ≼ ω → ⋃ g ∈ toCaraSiga ⁡ M
26 7 12 25 3jca ⊢ φ → O ∈ toCaraSiga ⁡ M ∧ ∀ g ∈ toCaraSiga ⁡ M O ∖ g ∈ toCaraSiga ⁡ M ∧ ∀ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M g ≼ ω → ⋃ g ∈ toCaraSiga ⁡ M
27 6 26 jca ⊢ φ → toCaraSiga ⁡ M ⊆ 𝒫 O ∧ O ∈ toCaraSiga ⁡ M ∧ ∀ g ∈ toCaraSiga ⁡ M O ∖ g ∈ toCaraSiga ⁡ M ∧ ∀ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M g ≼ ω → ⋃ g ∈ toCaraSiga ⁡ M
28 fvex ⊢ toCaraSiga ⁡ M ∈ V
29 issiga ⊢ toCaraSiga ⁡ M ∈ V → toCaraSiga ⁡ M ∈ sigAlgebra ⁡ O ↔ toCaraSiga ⁡ M ⊆ 𝒫 O ∧ O ∈ toCaraSiga ⁡ M ∧ ∀ g ∈ toCaraSiga ⁡ M O ∖ g ∈ toCaraSiga ⁡ M ∧ ∀ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M g ≼ ω → ⋃ g ∈ toCaraSiga ⁡ M
30 28 29 ax-mp ⊢ toCaraSiga ⁡ M ∈ sigAlgebra ⁡ O ↔ toCaraSiga ⁡ M ⊆ 𝒫 O ∧ O ∈ toCaraSiga ⁡ M ∧ ∀ g ∈ toCaraSiga ⁡ M O ∖ g ∈ toCaraSiga ⁡ M ∧ ∀ g ∈ 𝒫 toCaraSiga ⁡ M g ≼ ω → ⋃ g ∈ toCaraSiga ⁡ M
31 27 30 sylibr ⊢ φ → toCaraSiga ⁡ M ∈ sigAlgebra ⁡ O