MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  mbfi1flim Unicode version

Theorem mbfi1flim 19072
Description: Any real measurable function has a sequence of simple functions that converges to it. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Sep-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
mbfi1flim.1  |-  ( ph  ->  F  e. MblFn )
mbfi1flim.2  |-  ( ph  ->  F : A --> RR )
Assertion
Ref Expression
mbfi1flim  |-  ( ph  ->  E. g ( g : NN --> dom  S.1  /\ 
A. x  e.  A  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `  n ) `  x
) )  ~~>  ( F `
 x ) ) )
Distinct variable groups:    g, n, x, A    g, F, n, x    ph, g, n, x
Dummy variable  y is distinct from all other variables.

Proof of Theorem mbfi1flim
StepHypRef Expression
1 iftrue 3572 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  A  ->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 )  =  ( F `
 y ) )
21mpteq2ia 4103 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  A  |->  if ( y  e.  A , 
( F `  y
) ,  0 ) )  =  ( y  e.  A  |->  ( F `
 y ) )
3 mbfi1flim.2 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  F : A --> RR )
43feqmptd 5536 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  F  =  ( y  e.  A  |->  ( F `
 y ) ) )
5 mbfi1flim.1 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  F  e. MblFn )
64, 5eqeltrrd 2359 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( y  e.  A  |->  ( F `  y
) )  e. MblFn )
72, 6syl5eqel 2368 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( y  e.  A  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `
 y ) ,  0 ) )  e. MblFn
)
8 fvex 5499 . . . . . . . 8  |-  ( F `
 y )  e. 
_V
9 c0ex 8827 . . . . . . . 8  |-  0  e.  _V
108, 9ifex 3624 . . . . . . 7  |-  if ( y  e.  A , 
( F `  y
) ,  0 )  e.  _V
1110a1i 12 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  y  e.  A )  ->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 )  e.  _V )
127, 11mbfdm2 18987 . . . . 5  |-  ( ph  ->  A  e.  dom  vol )
13 mblss 18884 . . . . 5  |-  ( A  e.  dom  vol  ->  A 
C_  RR )
1412, 13syl 17 . . . 4  |-  ( ph  ->  A  C_  RR )
15 rembl 18892 . . . . 5  |-  RR  e.  dom  vol
1615a1i 12 . . . 4  |-  ( ph  ->  RR  e.  dom  vol )
17 eldifn 3300 . . . . . 6  |-  ( y  e.  ( RR  \  A )  ->  -.  y  e.  A )
1817adantl 454 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  y  e.  ( RR  \  A ) )  ->  -.  y  e.  A )
19 iffalse 3573 . . . . 5  |-  ( -.  y  e.  A  ->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 )  =  0 )
2018, 19syl 17 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  y  e.  ( RR  \  A ) )  ->  if (
y  e.  A , 
( F `  y
) ,  0 )  =  0 )
2114, 16, 11, 20, 7mbfss 18995 . . 3  |-  ( ph  ->  ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) )  e. MblFn )
22 ffvelrn 5624 . . . . . . 7  |-  ( ( F : A --> RR  /\  y  e.  A )  ->  ( F `  y
)  e.  RR )
233, 22sylan 459 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  y  e.  A )  ->  ( F `  y )  e.  RR )
24 0re 8833 . . . . . . 7  |-  0  e.  RR
2524a1i 12 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  -.  y  e.  A )  ->  0  e.  RR )
2623, 25ifclda 3593 . . . . 5  |-  ( ph  ->  if ( y  e.  A ,  ( F `
 y ) ,  0 )  e.  RR )
2726adantr 453 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  y  e.  RR )  ->  if ( y  e.  A , 
( F `  y
) ,  0 )  e.  RR )
28 eqid 2284 . . . 4  |-  ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A , 
( F `  y
) ,  0 ) )  =  ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A , 
( F `  y
) ,  0 ) )
2927, 28fmptd 5645 . . 3  |-  ( ph  ->  ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) : RR --> RR )
3021, 29mbfi1flimlem 19071 . 2  |-  ( ph  ->  E. g ( g : NN --> dom  S.1  /\ 
A. x  e.  RR  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `  n ) `  x
) )  ~~>  ( ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
) ) )
31 ssralv 3238 . . . . . 6  |-  ( A 
C_  RR  ->  ( A. x  e.  RR  (
n  e.  NN  |->  ( ( g `  n
) `  x )
)  ~~>  ( ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A , 
( F `  y
) ,  0 ) ) `  x )  ->  A. x  e.  A  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `  n ) `  x
) )  ~~>  ( ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
) ) )
3214, 31syl 17 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  RR  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `
 n ) `  x ) )  ~~>  ( ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
)  ->  A. x  e.  A  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `
 n ) `  x ) )  ~~>  ( ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
) ) )
3314sselda 3181 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  x  e.  RR )
34 eleq1 2344 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  x  ->  (
y  e.  A  <->  x  e.  A ) )
35 fveq2 5485 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  x  ->  ( F `  y )  =  ( F `  x ) )
36 eqidd 2285 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  x  ->  0  =  0 )
3734, 35, 36ifbieq12d 3588 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  x  ->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 )  =  if ( x  e.  A , 
( F `  x
) ,  0 ) )
38 fvex 5499 . . . . . . . . . . 11  |-  ( F `
 x )  e. 
_V
3938, 9ifex 3624 . . . . . . . . . 10  |-  if ( x  e.  A , 
( F `  x
) ,  0 )  e.  _V
4037, 28, 39fvmpt 5563 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  RR  ->  (
( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
)  =  if ( x  e.  A , 
( F `  x
) ,  0 ) )
4133, 40syl 17 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  (
( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
)  =  if ( x  e.  A , 
( F `  x
) ,  0 ) )
42 iftrue 3572 . . . . . . . . 9  |-  ( x  e.  A  ->  if ( x  e.  A ,  ( F `  x ) ,  0 )  =  ( F `
 x ) )
4342adantl 454 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  if ( x  e.  A ,  ( F `  x ) ,  0 )  =  ( F `
 x ) )
4441, 43eqtrd 2316 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  (
( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
)  =  ( F `
 x ) )
4544breq2d 4036 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  A )  ->  (
( n  e.  NN  |->  ( ( g `  n ) `  x
) )  ~~>  ( ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
)  <->  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `
 n ) `  x ) )  ~~>  ( F `
 x ) ) )
4645ralbidva 2560 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  A  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `
 n ) `  x ) )  ~~>  ( ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
)  <->  A. x  e.  A  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `  n ) `  x
) )  ~~>  ( F `
 x ) ) )
4732, 46sylibd 207 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  RR  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `
 n ) `  x ) )  ~~>  ( ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
)  ->  A. x  e.  A  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `
 n ) `  x ) )  ~~>  ( F `
 x ) ) )
4847anim2d 550 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( g : NN --> dom  S.1  /\  A. x  e.  RR  (
n  e.  NN  |->  ( ( g `  n
) `  x )
)  ~~>  ( ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A , 
( F `  y
) ,  0 ) ) `  x ) )  ->  ( g : NN --> dom  S.1  /\  A. x  e.  A  (
n  e.  NN  |->  ( ( g `  n
) `  x )
)  ~~>  ( F `  x ) ) ) )
4948eximdv 1609 . 2  |-  ( ph  ->  ( E. g ( g : NN --> dom  S.1  /\ 
A. x  e.  RR  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `  n ) `  x
) )  ~~>  ( ( y  e.  RR  |->  if ( y  e.  A ,  ( F `  y ) ,  0 ) ) `  x
) )  ->  E. g
( g : NN --> dom  S.1  /\  A. x  e.  A  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `
 n ) `  x ) )  ~~>  ( F `
 x ) ) ) )
5030, 49mpd 16 1  |-  ( ph  ->  E. g ( g : NN --> dom  S.1  /\ 
A. x  e.  A  ( n  e.  NN  |->  ( ( g `  n ) `  x
) )  ~~>  ( F `
 x ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 5    -> wi 6    /\ wa 360   E.wex 1529    = wceq 1624    e. wcel 1685   A.wral 2544   _Vcvv 2789    \ cdif 3150    C_ wss 3153   ifcif 3566   class class class wbr 4024    e. cmpt 4078   dom cdm 4688   -->wf 5217   ` cfv 5221   RRcr 8731   0cc0 8732   NNcn 9741    ~~> cli 11952   volcvol 18817  MblFncmbf 18963   S.1citg1 18964
This theorem is referenced by:  mbfmullem  19074
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-gen 1534  ax-5 1545  ax-17 1604  ax-9 1637  ax-8 1645  ax-13 1687  ax-14 1689  ax-6 1704  ax-7 1709  ax-11 1716  ax-12 1867  ax-ext 2265  ax-rep 4132  ax-sep 4142  ax-nul 4150  ax-pow 4187  ax-pr 4213  ax-un 4511  ax-inf2 7337  ax-cnex 8788  ax-resscn 8789  ax-1cn 8790  ax-icn 8791  ax-addcl 8792  ax-addrcl 8793  ax-mulcl 8794  ax-mulrcl 8795  ax-mulcom 8796  ax-addass 8797  ax-mulass 8798  ax-distr 8799  ax-i2m1 8800  ax-1ne0 8801  ax-1rid 8802  ax-rnegex 8803  ax-rrecex 8804  ax-cnre 8805  ax-pre-lttri 8806  ax-pre-lttrn 8807  ax-pre-ltadd 8808  ax-pre-mulgt0 8809  ax-pre-sup 8810
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1312  df-ex 1530  df-nf 1533  df-sb 1632  df-eu 2148  df-mo 2149  df-clab 2271  df-cleq 2277  df-clel 2280  df-nfc 2409  df-ne 2449  df-nel 2450  df-ral 2549  df-rex 2550  df-reu 2551  df-rmo 2552  df-rab 2553  df-v 2791  df-sbc 2993  df-csb 3083  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-pss 3169  df-nul 3457  df-if 3567  df-pw 3628  df-sn 3647  df-pr 3648  df-tp 3649  df-op 3650  df-uni 3829  df-int 3864  df-iun 3908  df-br 4025  df-opab 4079  df-mpt 4080  df-tr 4115  df-eprel 4304  df-id 4308  df-po 4313  df-so 4314  df-fr 4351  df-se 4352  df-we 4353  df-ord 4394  df-on 4395  df-lim 4396  df-suc 4397  df-om 4656  df-xp 4694  df-rel 4695  df-cnv 4696  df-co 4697  df-dm 4698  df-rn 4699  df-res 4700  df-ima 4701  df-fun 5223  df-fn 5224  df-f 5225  df-f1 5226  df-fo 5227  df-f1o 5228  df-fv 5229  df-isom 5230  df-ov 5822  df-oprab 5823  df-mpt2 5824  df-of 6039  df-ofr 6040  df-1st 6083  df-2nd 6084  df-iota 6252  df-riota 6299  df-recs 6383  df-rdg 6418  df-1o 6474  df-2o 6475  df-oadd 6478  df-er 6655  df-map 6769  df-pm 6770  df-en 6859  df-dom 6860  df-sdom 6861  df-fin 6862  df-fi 7160  df-sup 7189  df-oi 7220  df-card 7567  df-cda 7789  df-pnf 8864  df-mnf 8865  df-xr 8866  df-ltxr 8867  df-le 8868  df-sub 9034  df-neg 9035  df-div 9419  df-nn 9742  df-2 9799  df-3 9800  df-n0 9961  df-z 10020  df-uz 10226  df-q 10312  df-rp 10350  df-xneg 10447  df-xadd 10448  df-xmul 10449  df-ioo 10654  df-ico 10656  df-icc 10657  df-fz 10777  df-fzo 10865  df-fl 10919  df-seq 11041  df-exp 11099  df-hash 11332  df-cj 11578  df-re 11579  df-im 11580  df-sqr 11714  df-abs 11715  df-clim 11956  df-rlim 11957  df-sum 12153  df-rest 13321  df-topgen 13338  df-xmet 16367  df-met 16368  df-bl 16369  df-mopn 16370  df-top 16630  df-bases 16632  df-topon 16633  df-cmp 17108  df-ovol 18818  df-vol 18819  df-mbf 18969  df-itg1 18970  df-0p 19019
  Copyright terms: Public domain W3C validator