Metamath Proof Explorer


Theorem omeunile

Description: The outer measure of the union of a countable set is the less than or equal to the extended sum of the outer measures. (Contributed by Glauco Siliprandi, 17-Aug-2020)

Ref Expression
Hypotheses omeunile.o ⊢ φ → O ∈ OutMeas
omeunile.x ⊢ X = ⋃ dom ⁡ O
omeunile.y ⊢ φ → Y ⊆ 𝒫 X
omeunile.ct ⊢ φ → Y ≼ ω
Assertion omeunile ⊢ φ → O ⁡ ⋃ Y ≤ sum^ ⁡ O ↾ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 omeunile.o ⊢ φ → O ∈ OutMeas
2 omeunile.x ⊢ X = ⋃ dom ⁡ O
3 omeunile.y ⊢ φ → Y ⊆ 𝒫 X
4 omeunile.ct ⊢ φ → Y ≼ ω
5 1 2 unidmex ⊢ φ → X ∈ V
6 5 pwexd ⊢ φ → 𝒫 X ∈ V
7 ssexg ⊢ Y ⊆ 𝒫 X ∧ 𝒫 X ∈ V → Y ∈ V
8 3 6 7 syl2anc ⊢ φ → Y ∈ V
9 elpwg ⊢ Y ∈ V → Y ∈ 𝒫 𝒫 X ↔ Y ⊆ 𝒫 X
10 8 9 syl ⊢ φ → Y ∈ 𝒫 𝒫 X ↔ Y ⊆ 𝒫 X
11 3 10 mpbird ⊢ φ → Y ∈ 𝒫 𝒫 X
12 omedm ⊢ O ∈ OutMeas → dom ⁡ O = 𝒫 ⋃ dom ⁡ O
13 1 12 syl ⊢ φ → dom ⁡ O = 𝒫 ⋃ dom ⁡ O
14 2 pweqi ⊢ 𝒫 X = 𝒫 ⋃ dom ⁡ O
15 14 eqcomi ⊢ 𝒫 ⋃ dom ⁡ O = 𝒫 X
16 15 a1i ⊢ φ → 𝒫 ⋃ dom ⁡ O = 𝒫 X
17 13 16 eqtr2d ⊢ φ → 𝒫 X = dom ⁡ O
18 17 pweqd ⊢ φ → 𝒫 𝒫 X = 𝒫 dom ⁡ O
19 11 18 eleqtrd ⊢ φ → Y ∈ 𝒫 dom ⁡ O
20 isome ⊢ O ∈ OutMeas → O ∈ OutMeas ↔ O : dom ⁡ O ⟶ 0 +∞ ∧ dom ⁡ O = 𝒫 ⋃ dom ⁡ O ∧ O ⁡ ∅ = 0 ∧ ∀ y ∈ 𝒫 ⋃ dom ⁡ O ∀ x ∈ 𝒫 y O ⁡ x ≤ O ⁡ y ∧ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ O y ≼ ω → O ⁡ ⋃ y ≤ sum^ ⁡ O ↾ y
21 1 20 syl ⊢ φ → O ∈ OutMeas ↔ O : dom ⁡ O ⟶ 0 +∞ ∧ dom ⁡ O = 𝒫 ⋃ dom ⁡ O ∧ O ⁡ ∅ = 0 ∧ ∀ y ∈ 𝒫 ⋃ dom ⁡ O ∀ x ∈ 𝒫 y O ⁡ x ≤ O ⁡ y ∧ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ O y ≼ ω → O ⁡ ⋃ y ≤ sum^ ⁡ O ↾ y
22 1 21 mpbid ⊢ φ → O : dom ⁡ O ⟶ 0 +∞ ∧ dom ⁡ O = 𝒫 ⋃ dom ⁡ O ∧ O ⁡ ∅ = 0 ∧ ∀ y ∈ 𝒫 ⋃ dom ⁡ O ∀ x ∈ 𝒫 y O ⁡ x ≤ O ⁡ y ∧ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ O y ≼ ω → O ⁡ ⋃ y ≤ sum^ ⁡ O ↾ y
23 22 simprd ⊢ φ → ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ O y ≼ ω → O ⁡ ⋃ y ≤ sum^ ⁡ O ↾ y
24 breq1 ⊢ y = Y → y ≼ ω ↔ Y ≼ ω
25 unieq ⊢ y = Y → ⋃ y = ⋃ Y
26 25 fveq2d ⊢ y = Y → O ⁡ ⋃ y = O ⁡ ⋃ Y
27 reseq2 ⊢ y = Y → O ↾ y = O ↾ Y
28 27 fveq2d ⊢ y = Y → sum^ ⁡ O ↾ y = sum^ ⁡ O ↾ Y
29 26 28 breq12d ⊢ y = Y → O ⁡ ⋃ y ≤ sum^ ⁡ O ↾ y ↔ O ⁡ ⋃ Y ≤ sum^ ⁡ O ↾ Y
30 24 29 imbi12d ⊢ y = Y → y ≼ ω → O ⁡ ⋃ y ≤ sum^ ⁡ O ↾ y ↔ Y ≼ ω → O ⁡ ⋃ Y ≤ sum^ ⁡ O ↾ Y
31 30 rspcva ⊢ Y ∈ 𝒫 dom ⁡ O ∧ ∀ y ∈ 𝒫 dom ⁡ O y ≼ ω → O ⁡ ⋃ y ≤ sum^ ⁡ O ↾ y → Y ≼ ω → O ⁡ ⋃ Y ≤ sum^ ⁡ O ↾ Y
32 19 23 31 syl2anc ⊢ φ → Y ≼ ω → O ⁡ ⋃ Y ≤ sum^ ⁡ O ↾ Y
33 4 32 mpd ⊢ φ → O ⁡ ⋃ Y ≤ sum^ ⁡ O ↾ Y