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Theorem oms0

Description: A constructed outer measure evaluates to zero for the empty set. (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Sep-2019) (Revised by AV, 4-Oct-2020)

Ref Expression
Hypotheses oms.m ⊢ M = toOMeas ⁡ R
oms.o ⊢ φ → Q ∈ V
oms.r ⊢ φ → R : Q ⟶ 0 +∞
oms.d ⊢ φ → ∅ ∈ dom ⁡ R
oms.0 ⊢ φ → R ⁡ ∅ = 0
Assertion oms0 ⊢ φ → M ⁡ ∅ = 0

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 oms.m ⊢ M = toOMeas ⁡ R
2 oms.o ⊢ φ → Q ∈ V
3 oms.r ⊢ φ → R : Q ⟶ 0 +∞
4 oms.d ⊢ φ → ∅ ∈ dom ⁡ R
5 oms.0 ⊢ φ → R ⁡ ∅ = 0
6 1 fveq1i ⊢ M ⁡ ∅ = toOMeas ⁡ R ⁡ ∅
7 0ss ⊢ ∅ ⊆ ⋃ dom ⁡ R
8 3 fdmd ⊢ φ → dom ⁡ R = Q
9 8 unieqd ⊢ φ → ⋃ dom ⁡ R = ⋃ Q
10 7 9 sseqtrid ⊢ φ → ∅ ⊆ ⋃ Q
11 omsfval ⊢ Q ∈ V ∧ R : Q ⟶ 0 +∞ ∧ ∅ ⊆ ⋃ Q → toOMeas ⁡ R ⁡ ∅ = inf ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y 0 +∞ <
12 2 3 10 11 syl3anc ⊢ φ → toOMeas ⁡ R ⁡ ∅ = inf ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y 0 +∞ <
13 iccssxr ⊢ 0 +∞ ⊆ ℝ *
14 xrltso ⊢ < Or ℝ *
15 soss ⊢ 0 +∞ ⊆ ℝ * → < Or ℝ * → < Or 0 +∞
16 13 14 15 mp2 ⊢ < Or 0 +∞
17 16 a1i ⊢ φ → < Or 0 +∞
18 0e0iccpnf ⊢ 0 ∈ 0 +∞
19 18 a1i ⊢ φ → 0 ∈ 0 +∞
20 4 snssd ⊢ φ → ∅ ⊆ dom ⁡ R
21 p0ex ⊢ ∅ ∈ V
22 21 elpw ⊢ ∅ ∈ 𝒫 dom ⁡ R ↔ ∅ ⊆ dom ⁡ R
23 20 22 sylibr ⊢ φ → ∅ ∈ 𝒫 dom ⁡ R
24 0ss ⊢ ∅ ⊆ ⋃ ∅
25 0ex ⊢ ∅ ∈ V
26 snct ⊢ ∅ ∈ V → ∅ ≼ ω
27 25 26 ax-mp ⊢ ∅ ≼ ω
28 24 27 pm3.2i ⊢ ∅ ⊆ ⋃ ∅ ∧ ∅ ≼ ω
29 23 28 jctir ⊢ φ → ∅ ∈ 𝒫 dom ⁡ R ∧ ∅ ⊆ ⋃ ∅ ∧ ∅ ≼ ω
30 unieq ⊢ z = ∅ → ⋃ z = ⋃ ∅
31 30 sseq2d ⊢ z = ∅ → ∅ ⊆ ⋃ z ↔ ∅ ⊆ ⋃ ∅
32 breq1 ⊢ z = ∅ → z ≼ ω ↔ ∅ ≼ ω
33 31 32 anbi12d ⊢ z = ∅ → ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ↔ ∅ ⊆ ⋃ ∅ ∧ ∅ ≼ ω
34 33 elrab ⊢ ∅ ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ↔ ∅ ∈ 𝒫 dom ⁡ R ∧ ∅ ⊆ ⋃ ∅ ∧ ∅ ≼ ω
35 29 34 sylibr ⊢ φ → ∅ ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω
36 simpr ⊢ φ ∧ y = ∅ → y = ∅
37 36 fveq2d ⊢ φ ∧ y = ∅ → R ⁡ y = R ⁡ ∅
38 5 adantr ⊢ φ ∧ y = ∅ → R ⁡ ∅ = 0
39 37 38 eqtrd ⊢ φ ∧ y = ∅ → R ⁡ y = 0
40 39 4 19 esumsn ⊢ φ → ∑ * y ∈ ∅ R ⁡ y = 0
41 40 eqcomd ⊢ φ → 0 = ∑ * y ∈ ∅ R ⁡ y
42 esumeq1 ⊢ x = ∅ → ∑ * y ∈ x R ⁡ y = ∑ * y ∈ ∅ R ⁡ y
43 42 rspceeqv ⊢ ∅ ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ 0 = ∑ * y ∈ ∅ R ⁡ y → ∃ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω 0 = ∑ * y ∈ x R ⁡ y
44 35 41 43 syl2anc ⊢ φ → ∃ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω 0 = ∑ * y ∈ x R ⁡ y
45 0xr ⊢ 0 ∈ ℝ *
46 eqid ⊢ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y = x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y
47 46 elrnmpt ⊢ 0 ∈ ℝ * → 0 ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ↔ ∃ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω 0 = ∑ * y ∈ x R ⁡ y
48 45 47 ax-mp ⊢ 0 ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ↔ ∃ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω 0 = ∑ * y ∈ x R ⁡ y
49 44 48 sylibr ⊢ φ → 0 ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y
50 nfv ⊢ Ⅎ x φ
51 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y
52 51 nfrn ⊢ Ⅎ _ x ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y
53 52 nfcri ⊢ Ⅎ x a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y
54 50 53 nfan ⊢ Ⅎ x φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y
55 simpr ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y → a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y
56 vex ⊢ x ∈ V
57 nfv ⊢ Ⅎ y φ
58 nfcv ⊢ Ⅎ _ y z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω
59 nfcv ⊢ Ⅎ _ y x
60 59 nfesum1 ⊢ Ⅎ _ y ∑ * y ∈ x R ⁡ y
61 58 60 nfmpt ⊢ Ⅎ _ y x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y
62 61 nfrn ⊢ Ⅎ _ y ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y
63 62 nfcri ⊢ Ⅎ y a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y
64 57 63 nfan ⊢ Ⅎ y φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y
65 nfv ⊢ Ⅎ y x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω
66 64 65 nfan ⊢ Ⅎ y φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω
67 60 nfeq2 ⊢ Ⅎ y a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y
68 66 67 nfan ⊢ Ⅎ y φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y
69 3 ad4antr ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ y ∈ x → R : Q ⟶ 0 +∞
70 ssrab2 ⊢ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⊆ 𝒫 dom ⁡ R
71 simpllr ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ y ∈ x → x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω
72 70 71 sselid ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ y ∈ x → x ∈ 𝒫 dom ⁡ R
73 8 pweqd ⊢ φ → 𝒫 dom ⁡ R = 𝒫 Q
74 73 ad4antr ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ y ∈ x → 𝒫 dom ⁡ R = 𝒫 Q
75 72 74 eleqtrd ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ y ∈ x → x ∈ 𝒫 Q
76 75 elpwid ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ y ∈ x → x ⊆ Q
77 simpr ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ y ∈ x → y ∈ x
78 76 77 sseldd ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ y ∈ x → y ∈ Q
79 69 78 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ y ∈ x → R ⁡ y ∈ 0 +∞
80 79 ex ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y → y ∈ x → R ⁡ y ∈ 0 +∞
81 68 80 ralrimi ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y → ∀ y ∈ x R ⁡ y ∈ 0 +∞
82 59 esumcl ⊢ x ∈ V ∧ ∀ y ∈ x R ⁡ y ∈ 0 +∞ → ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∈ 0 +∞
83 56 81 82 sylancr ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y → ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∈ 0 +∞
84 55 83 eqeltrd ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ∧ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ∧ a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y → a ∈ 0 +∞
85 vex ⊢ a ∈ V
86 46 elrnmpt ⊢ a ∈ V → a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ↔ ∃ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y
87 85 86 ax-mp ⊢ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y ↔ ∃ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y
88 87 bilani ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y → ∃ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω a = ∑ * y ∈ x R ⁡ y
89 54 84 88 r19.29af ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y → a ∈ 0 +∞
90 pnfxr ⊢ +∞ ∈ ℝ *
91 iccgelb ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * ∧ a ∈ 0 +∞ → 0 ≤ a
92 45 90 91 mp3an12 ⊢ a ∈ 0 +∞ → 0 ≤ a
93 89 92 syl ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y → 0 ≤ a
94 13 89 sselid ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y → a ∈ ℝ *
95 xrlenlt ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ a ∈ ℝ * → 0 ≤ a ↔ ¬ a < 0
96 95 bicomd ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ a ∈ ℝ * → ¬ a < 0 ↔ 0 ≤ a
97 45 94 96 sylancr ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y → ¬ a < 0 ↔ 0 ≤ a
98 93 97 mpbird ⊢ φ ∧ a ∈ ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y → ¬ a < 0
99 17 19 49 98 infmin ⊢ φ → inf ran ⁡ x ∈ z ∈ 𝒫 dom ⁡ R | ∅ ⊆ ⋃ z ∧ z ≼ ω ⟼ ∑ * y ∈ x R ⁡ y 0 +∞ < = 0
100 12 99 eqtrd ⊢ φ → toOMeas ⁡ R ⁡ ∅ = 0
101 6 100 eqtrid ⊢ φ → M ⁡ ∅ = 0