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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