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Raheem Sterling (45+2), el belga Kevin de Bruyne de penal (51) y el joven Phil Phoden (90+1) fueron los autores de los goles del equipo de Pep Guardiola, que queda a 22 puntos del Liverpool, con 27 por jugar.
Los 'Reds' necesitan ahora dos triunfos para conquistar su primer título de la Premier League en 30 años.
El Arsenal acabó jugando con 10 por la expulsión del brasileño David Luiz, por una falta sobre el argelino Riyad Mahrez que supuso el penal del 2-0.
Este miércoles regresó el fútbol a Inglaterra tras 100 días de parón por la pandemia del nuevo coronavirus.
Antes de la victoria del City, Aston Villa (19º) y Sheffield United (6º) empataron sin goles, en un encuentro marcado por un aparente error de videoarbitraje.
Alineaciones del Manchester City - Arsenal
Manchester City: Ederson, Mendy, Laporte, Eric, Walker, Gündogan, De Bruyne, Silva (c), Mahrez, Sterling, Jesus.
Arsenal: Leno; Bellerin, Mustafi, Mari, Tierney; Xhaka, Guendouzi, Willok, Aubameyang, Nketiah y Saka.