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

Theorem mbflim 23358
 Description: The pointwise limit of a sequence of measurable functions is measurable. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Sep-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
mbflim.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
mbflim.2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
mbflim.4 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐶)
mbflim.5 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑥𝐴𝐵) ∈ MblFn)
mbflim.6 ((𝜑 ∧ (𝑛𝑍𝑥𝐴)) → 𝐵𝑉)
Assertion
Ref Expression
mbflim (𝜑 → (𝑥𝐴𝐶) ∈ MblFn)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝐴   𝜑,𝑛,𝑥   𝑛,𝑍,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥,𝑛)   𝐶(𝑥,𝑛)   𝑀(𝑥,𝑛)   𝑉(𝑥,𝑛)

Proof of Theorem mbflim
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mbflim.1 . . 3 𝑍 = (ℤ𝑀)
2 mbflim.2 . . 3 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
3 mbflim.4 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐶)
4 fvex 6163 . . . . . . 7 (ℤ𝑀) ∈ V
51, 4eqeltri 2694 . . . . . 6 𝑍 ∈ V
65mptex 6446 . . . . 5 (𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵)) ∈ V
76a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵)) ∈ V)
82adantr 481 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑀 ∈ ℤ)
9 mbflim.5 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑥𝐴𝐵) ∈ MblFn)
10 mbflim.6 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑛𝑍𝑥𝐴)) → 𝐵𝑉)
1110anassrs 679 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛𝑍) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐵𝑉)
129, 11mbfmptcl 23327 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛𝑍) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
1312an32s 845 . . . . . 6 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
14 eqid 2621 . . . . . 6 (𝑛𝑍𝐵) = (𝑛𝑍𝐵)
1513, 14fmptd 6346 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍𝐵):𝑍⟶ℂ)
1615ffvelrnda 6320 . . . 4 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ)
17 simpr 477 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → 𝑛𝑍)
1813recld 13876 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → (ℜ‘𝐵) ∈ ℝ)
19 eqid 2621 . . . . . . . . . 10 (𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵)) = (𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))
2019fvmpt2 6253 . . . . . . . . 9 ((𝑛𝑍 ∧ (ℜ‘𝐵) ∈ ℝ) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘𝐵))
2117, 18, 20syl2anc 692 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘𝐵))
2214fvmpt2 6253 . . . . . . . . . 10 ((𝑛𝑍𝐵 ∈ ℂ) → ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛) = 𝐵)
2317, 13, 22syl2anc 692 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛) = 𝐵)
2423fveq2d 6157 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)) = (ℜ‘𝐵))
2521, 24eqtr4d 2658 . . . . . . 7 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
2625ralrimiva 2961 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝐴) → ∀𝑛𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
27 nffvmpt1 6161 . . . . . . . 8 𝑛((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘)
28 nfcv 2761 . . . . . . . . 9 𝑛
29 nffvmpt1 6161 . . . . . . . . 9 𝑛((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)
3028, 29nffv 6160 . . . . . . . 8 𝑛(ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘))
3127, 30nfeq 2772 . . . . . . 7 𝑛((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘))
32 nfv 1840 . . . . . . 7 𝑘((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛))
33 fveq2 6153 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛))
34 fveq2 6153 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑛 → ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) = ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛))
3534fveq2d 6157 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
3633, 35eqeq12d 2636 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑛 → (((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) ↔ ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛))))
3731, 32, 36cbvral 3158 . . . . . 6 (∀𝑘𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) ↔ ∀𝑛𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
3826, 37sylibr 224 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → ∀𝑘𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)))
3938r19.21bi 2927 . . . 4 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)))
401, 3, 7, 8, 16, 39climre 14278 . . 3 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵)) ⇝ (ℜ‘𝐶))
4112ismbfcn2 23329 . . . . 5 ((𝜑𝑛𝑍) → ((𝑥𝐴𝐵) ∈ MblFn ↔ ((𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘𝐵)) ∈ MblFn ∧ (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘𝐵)) ∈ MblFn)))
429, 41mpbid 222 . . . 4 ((𝜑𝑛𝑍) → ((𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘𝐵)) ∈ MblFn ∧ (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘𝐵)) ∈ MblFn))
4342simpld 475 . . 3 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘𝐵)) ∈ MblFn)
4412anasss 678 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛𝑍𝑥𝐴)) → 𝐵 ∈ ℂ)
4544recld 13876 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛𝑍𝑥𝐴)) → (ℜ‘𝐵) ∈ ℝ)
461, 2, 40, 43, 45mbflimlem 23357 . 2 (𝜑 → (𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘𝐶)) ∈ MblFn)
475mptex 6446 . . . . 5 (𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵)) ∈ V
4847a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵)) ∈ V)
4913imcld 13877 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → (ℑ‘𝐵) ∈ ℝ)
50 eqid 2621 . . . . . . . . . 10 (𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵)) = (𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))
5150fvmpt2 6253 . . . . . . . . 9 ((𝑛𝑍 ∧ (ℑ‘𝐵) ∈ ℝ) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘𝐵))
5217, 49, 51syl2anc 692 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘𝐵))
5323fveq2d 6157 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)) = (ℑ‘𝐵))
5452, 53eqtr4d 2658 . . . . . . 7 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
5554ralrimiva 2961 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝐴) → ∀𝑛𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
56 nffvmpt1 6161 . . . . . . . 8 𝑛((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘)
57 nfcv 2761 . . . . . . . . 9 𝑛
5857, 29nffv 6160 . . . . . . . 8 𝑛(ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘))
5956, 58nfeq 2772 . . . . . . 7 𝑛((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘))
60 nfv 1840 . . . . . . 7 𝑘((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛))
61 fveq2 6153 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛))
6234fveq2d 6157 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
6361, 62eqeq12d 2636 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑛 → (((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) ↔ ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛))))
6459, 60, 63cbvral 3158 . . . . . 6 (∀𝑘𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) ↔ ∀𝑛𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
6555, 64sylibr 224 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → ∀𝑘𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)))
6665r19.21bi 2927 . . . 4 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)))
671, 3, 48, 8, 16, 66climim 14279 . . 3 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵)) ⇝ (ℑ‘𝐶))
6842simprd 479 . . 3 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘𝐵)) ∈ MblFn)
6944imcld 13877 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛𝑍𝑥𝐴)) → (ℑ‘𝐵) ∈ ℝ)
701, 2, 67, 68, 69mbflimlem 23357 . 2 (𝜑 → (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘𝐶)) ∈ MblFn)
71 climcl 14172 . . . 4 ((𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐶𝐶 ∈ ℂ)
723, 71syl 17 . . 3 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐶 ∈ ℂ)
7372ismbfcn2 23329 . 2 (𝜑 → ((𝑥𝐴𝐶) ∈ MblFn ↔ ((𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘𝐶)) ∈ MblFn ∧ (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘𝐶)) ∈ MblFn)))
7446, 70, 73mpbir2and 956 1 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐶) ∈ MblFn)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 384   = wceq 1480   ∈ wcel 1987  ∀wral 2907  Vcvv 3189   class class class wbr 4618   ↦ cmpt 4678  ‘cfv 5852  ℂcc 9886  ℝcr 9887  ℤcz 11329  ℤ≥cuz 11639  ℜcre 13779  ℑcim 13780   ⇝ cli 14157  MblFncmbf 23306 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4736  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6909  ax-inf2 8490  ax-cc 9209  ax-cnex 9944  ax-resscn 9945  ax-1cn 9946  ax-icn 9947  ax-addcl 9948  ax-addrcl 9949  ax-mulcl 9950  ax-mulrcl 9951  ax-mulcom 9952  ax-addass 9953  ax-mulass 9954  ax-distr 9955  ax-i2m1 9956  ax-1ne0 9957  ax-1rid 9958  ax-rnegex 9959  ax-rrecex 9960  ax-cnre 9961  ax-pre-lttri 9962  ax-pre-lttrn 9963  ax-pre-ltadd 9964  ax-pre-mulgt0 9965  ax-pre-sup 9966 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-fal 1486  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3191  df-sbc 3422  df-csb 3519  df-dif 3562  df-un 3564  df-in 3566  df-ss 3573  df-pss 3575  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-tp 4158  df-op 4160  df-uni 4408  df-int 4446  df-iun 4492  df-disj 4589  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-tr 4718  df-eprel 4990  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-fr 5038  df-se 5039  df-we 5040  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-pred 5644  df-ord 5690  df-on 5691  df-lim 5692  df-suc 5693  df-iota 5815  df-fun 5854  df-fn 5855  df-f 5856  df-f1 5857  df-fo 5858  df-f1o 5859  df-fv 5860  df-isom 5861  df-riota 6571  df-ov 6613  df-oprab 6614  df-mpt2 6615  df-of 6857  df-om 7020  df-1st 7120  df-2nd 7121  df-wrecs 7359  df-recs 7420  df-rdg 7458  df-1o 7512  df-2o 7513  df-oadd 7516  df-omul 7517  df-er 7694  df-map 7811  df-pm 7812  df-en 7908  df-dom 7909  df-sdom 7910  df-fin 7911  df-sup 8300  df-inf 8301  df-oi 8367  df-card 8717  df-acn 8720  df-cda 8942  df-pnf 10028  df-mnf 10029  df-xr 10030  df-ltxr 10031  df-le 10032  df-sub 10220  df-neg 10221  df-div 10637  df-nn 10973  df-2 11031  df-3 11032  df-n0 11245  df-z 11330  df-uz 11640  df-q 11741  df-rp 11785  df-xadd 11899  df-ioo 12129  df-ioc 12130  df-ico 12131  df-icc 12132  df-fz 12277  df-fzo 12415  df-fl 12541  df-seq 12750  df-exp 12809  df-hash 13066  df-cj 13781  df-re 13782  df-im 13783  df-sqrt 13917  df-abs 13918  df-limsup 14144  df-clim 14161  df-rlim 14162  df-sum 14359  df-xmet 19671  df-met 19672  df-ovol 23156  df-vol 23157  df-mbf 23311 This theorem is referenced by:  mbfmullem2  23414  mbfulm  24081
 Copyright terms: Public domain W3C validator