MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  iunmbl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem iunmbl 23541
Description: The measurable sets are closed under countable union. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Mar-2014.)
Assertion
Ref Expression
iunmbl (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → 𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol)

Proof of Theorem iunmbl
Dummy variables 𝑖 𝑘 𝑚 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1992 . . . . 5 𝑘 𝐴 ∈ dom vol
2 nfcsb1v 3690 . . . . . 6 𝑛𝑘 / 𝑛𝐴
32nfel1 2917 . . . . 5 𝑛𝑘 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol
4 csbeq1a 3683 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑘𝐴 = 𝑘 / 𝑛𝐴)
54eleq1d 2824 . . . . 5 (𝑛 = 𝑘 → (𝐴 ∈ dom vol ↔ 𝑘 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol))
61, 3, 5cbvral 3306 . . . 4 (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol ↔ ∀𝑘 ∈ ℕ 𝑘 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol)
7 nfcv 2902 . . . . . . 7 𝑘𝐴
87, 2, 4cbviun 4709 . . . . . 6 𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = 𝑘 ∈ ℕ 𝑘 / 𝑛𝐴
9 csbeq1 3677 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑚𝑘 / 𝑛𝐴 = 𝑚 / 𝑛𝐴)
109iundisj 23536 . . . . . 6 𝑘 ∈ ℕ 𝑘 / 𝑛𝐴 = 𝑘 ∈ ℕ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)
118, 10eqtri 2782 . . . . 5 𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = 𝑘 ∈ ℕ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)
12 difexg 4960 . . . . . . 7 (𝑘 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol → (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴) ∈ V)
1312ralimi 3090 . . . . . 6 (∀𝑘 ∈ ℕ 𝑘 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol → ∀𝑘 ∈ ℕ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴) ∈ V)
14 dfiun2g 4704 . . . . . 6 (∀𝑘 ∈ ℕ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴) ∈ V → 𝑘 ∈ ℕ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴) = {𝑦 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑦 = (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)})
1513, 14syl 17 . . . . 5 (∀𝑘 ∈ ℕ 𝑘 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol → 𝑘 ∈ ℕ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴) = {𝑦 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑦 = (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)})
1611, 15syl5eq 2806 . . . 4 (∀𝑘 ∈ ℕ 𝑘 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol → 𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = {𝑦 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑦 = (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)})
176, 16sylbi 207 . . 3 (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → 𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = {𝑦 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑦 = (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)})
18 eqid 2760 . . . . 5 (𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)) = (𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴))
1918rnmpt 5526 . . . 4 ran (𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)) = {𝑦 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑦 = (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)}
2019unieqi 4597 . . 3 ran (𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)) = {𝑦 ∣ ∃𝑘 ∈ ℕ 𝑦 = (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)}
2117, 20syl6eqr 2812 . 2 (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → 𝑛 ∈ ℕ 𝐴 = ran (𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)))
223, 5rspc 3443 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ℕ → (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → 𝑘 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol))
2322impcom 445 . . . . 5 ((∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol)
24 fzofi 12987 . . . . . 6 (1..^𝑘) ∈ Fin
25 nfv 1992 . . . . . . . . 9 𝑚 𝐴 ∈ dom vol
26 nfcsb1v 3690 . . . . . . . . . 10 𝑛𝑚 / 𝑛𝐴
2726nfel1 2917 . . . . . . . . 9 𝑛𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol
28 csbeq1a 3683 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑚𝐴 = 𝑚 / 𝑛𝐴)
2928eleq1d 2824 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑚 → (𝐴 ∈ dom vol ↔ 𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol))
3025, 27, 29cbvral 3306 . . . . . . . 8 (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol ↔ ∀𝑚 ∈ ℕ 𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol)
31 fzossnn 12731 . . . . . . . . 9 (1..^𝑘) ⊆ ℕ
32 ssralv 3807 . . . . . . . . 9 ((1..^𝑘) ⊆ ℕ → (∀𝑚 ∈ ℕ 𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol → ∀𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol))
3331, 32ax-mp 5 . . . . . . . 8 (∀𝑚 ∈ ℕ 𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol → ∀𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol)
3430, 33sylbi 207 . . . . . . 7 (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → ∀𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol)
3534adantr 472 . . . . . 6 ((∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ∀𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol)
36 finiunmbl 23532 . . . . . 6 (((1..^𝑘) ∈ Fin ∧ ∀𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol) → 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol)
3724, 35, 36sylancr 698 . . . . 5 ((∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol)
38 difmbl 23531 . . . . 5 ((𝑘 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol ∧ 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol) → (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴) ∈ dom vol)
3923, 37, 38syl2anc 696 . . . 4 ((∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴) ∈ dom vol)
4039, 18fmptd 6549 . . 3 (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → (𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)):ℕ⟶dom vol)
41 csbeq1 3677 . . . . 5 (𝑖 = 𝑚𝑖 / 𝑛𝐴 = 𝑚 / 𝑛𝐴)
4241iundisj2 23537 . . . 4 Disj 𝑖 ∈ ℕ (𝑖 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑖)𝑚 / 𝑛𝐴)
43 simpr 479 . . . . . 6 ((∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → 𝑖 ∈ ℕ)
44 nfcsb1v 3690 . . . . . . . . . 10 𝑛𝑖 / 𝑛𝐴
4544nfel1 2917 . . . . . . . . 9 𝑛𝑖 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol
46 csbeq1a 3683 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = 𝑖𝐴 = 𝑖 / 𝑛𝐴)
4746eleq1d 2824 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑖 → (𝐴 ∈ dom vol ↔ 𝑖 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol))
4845, 47rspc 3443 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ ℕ → (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → 𝑖 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol))
4948impcom 445 . . . . . . 7 ((∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → 𝑖 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol)
50 difexg 4960 . . . . . . 7 (𝑖 / 𝑛𝐴 ∈ dom vol → (𝑖 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑖)𝑚 / 𝑛𝐴) ∈ V)
5149, 50syl 17 . . . . . 6 ((∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → (𝑖 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑖)𝑚 / 𝑛𝐴) ∈ V)
52 csbeq1 3677 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑖𝑘 / 𝑛𝐴 = 𝑖 / 𝑛𝐴)
53 oveq2 6822 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑖 → (1..^𝑘) = (1..^𝑖))
5453iuneq1d 4697 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑖 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴 = 𝑚 ∈ (1..^𝑖)𝑚 / 𝑛𝐴)
5552, 54difeq12d 3872 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑖 → (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴) = (𝑖 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑖)𝑚 / 𝑛𝐴))
5655, 18fvmptg 6443 . . . . . 6 ((𝑖 ∈ ℕ ∧ (𝑖 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑖)𝑚 / 𝑛𝐴) ∈ V) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴))‘𝑖) = (𝑖 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑖)𝑚 / 𝑛𝐴))
5743, 51, 56syl2anc 696 . . . . 5 ((∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴))‘𝑖) = (𝑖 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑖)𝑚 / 𝑛𝐴))
5857disjeq2dv 4777 . . . 4 (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → (Disj 𝑖 ∈ ℕ ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴))‘𝑖) ↔ Disj 𝑖 ∈ ℕ (𝑖 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑖)𝑚 / 𝑛𝐴)))
5942, 58mpbiri 248 . . 3 (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → Disj 𝑖 ∈ ℕ ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴))‘𝑖))
60 eqid 2760 . . 3 (𝑦 ∈ ℕ ↦ (vol*‘(𝑥 ∩ ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴))‘𝑦)))) = (𝑦 ∈ ℕ ↦ (vol*‘(𝑥 ∩ ((𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴))‘𝑦))))
6140, 59, 60voliunlem2 23539 . 2 (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → ran (𝑘 ∈ ℕ ↦ (𝑘 / 𝑛𝐴 𝑚 ∈ (1..^𝑘)𝑚 / 𝑛𝐴)) ∈ dom vol)
6221, 61eqeltrd 2839 1 (∀𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol → 𝑛 ∈ ℕ 𝐴 ∈ dom vol)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  {cab 2746  wral 3050  wrex 3051  Vcvv 3340  csb 3674  cdif 3712  cin 3714  wss 3715   cuni 4588   ciun 4672  Disj wdisj 4772  cmpt 4881  dom cdm 5266  ran crn 5267  cfv 6049  (class class class)co 6814  Fincfn 8123  1c1 10149  cn 11232  ..^cfzo 12679  vol*covol 23451  volcvol 23452
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-inf2 8713  ax-cc 9469  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225  ax-pre-sup 10226
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-disj 4773  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-of 7063  df-om 7232  df-1st 7334  df-2nd 7335  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-1o 7730  df-2o 7731  df-oadd 7734  df-er 7913  df-map 8027  df-pm 8028  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-fin 8127  df-sup 8515  df-inf 8516  df-oi 8582  df-card 8975  df-cda 9202  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-div 10897  df-nn 11233  df-2 11291  df-3 11292  df-n0 11505  df-z 11590  df-uz 11900  df-q 12002  df-rp 12046  df-xadd 12160  df-ioo 12392  df-ico 12394  df-icc 12395  df-fz 12540  df-fzo 12680  df-fl 12807  df-seq 13016  df-exp 13075  df-hash 13332  df-cj 14058  df-re 14059  df-im 14060  df-sqrt 14194  df-abs 14195  df-clim 14438  df-rlim 14439  df-sum 14636  df-xmet 19961  df-met 19962  df-ovol 23453  df-vol 23454
This theorem is referenced by:  volsup  23544  iunmbl2  23545  vitalilem4  23599  vitalilem5  23600  ismbf3d  23640  itg2gt0  23746  voliune  30622  dmvolsal  41085  voliunsge0lem  41210
  Copyright terms: Public domain W3C validator