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Theorem volfiniune

Description: The Lebesgue measure function is countably additive. This theorem is to volfiniun what voliune is to voliun . (Contributed by Thierry Arnoux, 16-Oct-2017)

Ref Expression
Assertion volfiniune AFinnABdomvolDisjnABvolnAB=*nAvolB

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simpl1 AFinnABdomvolDisjnABnAvolBAFin
2 simpl2 AFinnABdomvolDisjnABnAvolBnABdomvol
3 simpr AFinnABdomvolDisjnABnAvolBnAvolB
4 r19.26 nABdomvolvolBnABdomvolnAvolB
5 2 3 4 sylanbrc AFinnABdomvolDisjnABnAvolBnABdomvolvolB
6 simpl3 AFinnABdomvolDisjnABnAvolBDisjnAB
7 volfiniun AFinnABdomvolvolBDisjnABvolnAB=nAvolB
8 1 5 6 7 syl3anc AFinnABdomvolDisjnABnAvolBvolnAB=nAvolB
9 nfcv _nA
10 9 nfel1 nAFin
11 nfra1 nnABdomvol
12 nfdisj1 nDisjnAB
13 10 11 12 nf3an nAFinnABdomvolDisjnAB
14 nfra1 nnAvolB
15 13 14 nfan nAFinnABdomvolDisjnABnAvolB
16 3 r19.21bi AFinnABdomvolDisjnABnAvolBnAvolB
17 rspa nABdomvolnABdomvol
18 volf vol:domvol0+∞
19 18 ffvelcdmi BdomvolvolB0+∞
20 17 19 syl nABdomvolnAvolB0+∞
21 2 20 sylan AFinnABdomvolDisjnABnAvolBnAvolB0+∞
22 0xr 0*
23 pnfxr +∞*
24 elicc1 0*+∞*volB0+∞volB*0volBvolB+∞
25 22 23 24 mp2an volB0+∞volB*0volBvolB+∞
26 25 simp2bi volB0+∞0volB
27 21 26 syl AFinnABdomvolDisjnABnAvolBnA0volB
28 ltpnf volBvolB<+∞
29 16 28 syl AFinnABdomvolDisjnABnAvolBnAvolB<+∞
30 0re 0
31 elico2 0+∞*volB0+∞volB0volBvolB<+∞
32 30 23 31 mp2an volB0+∞volB0volBvolB<+∞
33 16 27 29 32 syl3anbrc AFinnABdomvolDisjnABnAvolBnAvolB0+∞
34 9 15 1 33 esumpfinvalf AFinnABdomvolDisjnABnAvolB*nAvolB=nAvolB
35 8 34 eqtr4d AFinnABdomvolDisjnABnAvolBvolnAB=*nAvolB
36 simpr AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞nAvolB=+∞
37 nfv kvolB=+∞
38 nfcv _nvol
39 nfcsb1v _nk/nB
40 38 39 nffv _nvolk/nB
41 40 nfeq1 nvolk/nB=+∞
42 csbeq1a n=kB=k/nB
43 42 fveqeq2d n=kvolB=+∞volk/nB=+∞
44 37 41 43 cbvrexw nAvolB=+∞kAvolk/nB=+∞
45 36 44 sylib AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞kAvolk/nB=+∞
46 39 nfel1 nk/nBdomvol
47 42 eleq1d n=kBdomvolk/nBdomvol
48 46 47 rspc kAnABdomvolk/nBdomvol
49 48 impcom nABdomvolkAk/nBdomvol
50 49 adantll AFinnABdomvolkAk/nBdomvol
51 finiunmbl AFinnABdomvolnABdomvol
52 51 adantr AFinnABdomvolkAnABdomvol
53 nfcv _nk
54 9 53 39 42 ssiun2sf kAk/nBnAB
55 54 adantl AFinnABdomvolkAk/nBnAB
56 volss k/nBdomvolnABdomvolk/nBnABvolk/nBvolnAB
57 50 52 55 56 syl3anc AFinnABdomvolkAvolk/nBvolnAB
58 57 3adantl3 AFinnABdomvolDisjnABkAvolk/nBvolnAB
59 58 adantlr AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞kAvolk/nBvolnAB
60 59 ralrimiva AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞kAvolk/nBvolnAB
61 r19.29r kAvolk/nB=+∞kAvolk/nBvolnABkAvolk/nB=+∞volk/nBvolnAB
62 45 60 61 syl2anc AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞kAvolk/nB=+∞volk/nBvolnAB
63 breq1 volk/nB=+∞volk/nBvolnAB+∞volnAB
64 63 biimpa volk/nB=+∞volk/nBvolnAB+∞volnAB
65 64 reximi kAvolk/nB=+∞volk/nBvolnABkA+∞volnAB
66 62 65 syl AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞kA+∞volnAB
67 rexex kA+∞volnABk+∞volnAB
68 19.9v k+∞volnAB+∞volnAB
69 67 68 sylib kA+∞volnAB+∞volnAB
70 66 69 syl AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞+∞volnAB
71 iccssxr 0+∞*
72 18 ffvelcdmi nABdomvolvolnAB0+∞
73 71 72 sselid nABdomvolvolnAB*
74 51 73 syl AFinnABdomvolvolnAB*
75 74 3adant3 AFinnABdomvolDisjnABvolnAB*
76 75 adantr AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞volnAB*
77 xgepnf volnAB*+∞volnABvolnAB=+∞
78 76 77 syl AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞+∞volnABvolnAB=+∞
79 70 78 mpbid AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞volnAB=+∞
80 nfre1 nnAvolB=+∞
81 13 80 nfan nAFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞
82 simpl1 AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞AFin
83 20 3ad2antl2 AFinnABdomvolDisjnABnAvolB0+∞
84 83 adantlr AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞nAvolB0+∞
85 81 82 84 36 esumpinfval AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞*nAvolB=+∞
86 79 85 eqtr4d AFinnABdomvolDisjnABnAvolB=+∞volnAB=*nAvolB
87 exmid nAvolB¬nAvolB
88 rexnal nA¬volB¬nAvolB
89 88 orbi2i nAvolBnA¬volBnAvolB¬nAvolB
90 87 89 mpbir nAvolBnA¬volB
91 r19.29 nABdomvolnA¬volBnABdomvol¬volB
92 xrge0nre volB0+∞¬volBvolB=+∞
93 19 92 sylan Bdomvol¬volBvolB=+∞
94 93 reximi nABdomvol¬volBnAvolB=+∞
95 91 94 syl nABdomvolnA¬volBnAvolB=+∞
96 95 ex nABdomvolnA¬volBnAvolB=+∞
97 96 orim2d nABdomvolnAvolBnA¬volBnAvolBnAvolB=+∞
98 90 97 mpi nABdomvolnAvolBnAvolB=+∞
99 98 3ad2ant2 AFinnABdomvolDisjnABnAvolBnAvolB=+∞
100 35 86 99 mpjaodan AFinnABdomvolDisjnABvolnAB=*nAvolB