Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  smfco Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem smfco 40772
Description: The composition of a Borel sigma-measurable function with a sigma-measurable function, is sigma-measurable. Proposition 121E (g) of [Fremlin1] p. 37 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
smfco.s (𝜑𝑆 ∈ SAlg)
smfco.f (𝜑𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆))
smfco.j 𝐽 = (topGen‘ran (,))
smfco.b 𝐵 = (SalGen‘𝐽)
smfco.h (𝜑𝐻 ∈ (SMblFn‘𝐵))
Assertion
Ref Expression
smfco (𝜑 → (𝐻𝐹) ∈ (SMblFn‘𝑆))

Proof of Theorem smfco
Dummy variables 𝑥 𝑒 𝑎 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1841 . 2 𝑎𝜑
2 smfco.s . 2 (𝜑𝑆 ∈ SAlg)
3 cnvimass 5473 . . . 4 (𝐹 “ dom 𝐻) ⊆ dom 𝐹
43a1i 11 . . 3 (𝜑 → (𝐹 “ dom 𝐻) ⊆ dom 𝐹)
5 smfco.f . . . 4 (𝜑𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆))
6 eqid 2620 . . . 4 dom 𝐹 = dom 𝐹
72, 5, 6smfdmss 40705 . . 3 (𝜑 → dom 𝐹 𝑆)
84, 7sstrd 3605 . 2 (𝜑 → (𝐹 “ dom 𝐻) ⊆ 𝑆)
9 smfco.j . . . . . . . . 9 𝐽 = (topGen‘ran (,))
10 retop 22546 . . . . . . . . 9 (topGen‘ran (,)) ∈ Top
119, 10eqeltri 2695 . . . . . . . 8 𝐽 ∈ Top
1211a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑𝐽 ∈ Top)
13 smfco.b . . . . . . 7 𝐵 = (SalGen‘𝐽)
1412, 13salgencld 40330 . . . . . 6 (𝜑𝐵 ∈ SAlg)
15 smfco.h . . . . . 6 (𝜑𝐻 ∈ (SMblFn‘𝐵))
16 eqid 2620 . . . . . 6 dom 𝐻 = dom 𝐻
1714, 15, 16smff 40704 . . . . 5 (𝜑𝐻:dom 𝐻⟶ℝ)
1817ffund 6036 . . . 4 (𝜑 → Fun 𝐻)
192, 5, 6smff 40704 . . . . 5 (𝜑𝐹:dom 𝐹⟶ℝ)
2019ffund 6036 . . . 4 (𝜑 → Fun 𝐹)
2118, 20fco3 39237 . . 3 (𝜑 → (𝐻𝐹):(𝐹 “ dom 𝐻)⟶ran 𝐻)
2217frnd 39242 . . 3 (𝜑 → ran 𝐻 ⊆ ℝ)
2321, 22fssd 6044 . 2 (𝜑 → (𝐻𝐹):(𝐹 “ dom 𝐻)⟶ℝ)
2423adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝐻𝐹):(𝐹 “ dom 𝐻)⟶ℝ)
25 rexr 10070 . . . . . . 7 (𝑎 ∈ ℝ → 𝑎 ∈ ℝ*)
2625adantl 482 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → 𝑎 ∈ ℝ*)
2724, 26preimaioomnf 40692 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → ((𝐻𝐹) “ (-∞(,)𝑎)) = {𝑥 ∈ (𝐹 “ dom 𝐻) ∣ ((𝐻𝐹)‘𝑥) < 𝑎})
2827eqcomd 2626 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ (𝐹 “ dom 𝐻) ∣ ((𝐻𝐹)‘𝑥) < 𝑎} = ((𝐻𝐹) “ (-∞(,)𝑎)))
29 cnvco 5297 . . . . . 6 (𝐻𝐹) = (𝐹𝐻)
3029imaeq1i 5451 . . . . 5 ((𝐻𝐹) “ (-∞(,)𝑎)) = ((𝐹𝐻) “ (-∞(,)𝑎))
3130a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → ((𝐻𝐹) “ (-∞(,)𝑎)) = ((𝐹𝐻) “ (-∞(,)𝑎)))
32 imaco 5628 . . . . 5 ((𝐹𝐻) “ (-∞(,)𝑎)) = (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)))
3332a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → ((𝐹𝐻) “ (-∞(,)𝑎)) = (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))))
3428, 31, 333eqtrd 2658 . . 3 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ (𝐹 “ dom 𝐻) ∣ ((𝐻𝐹)‘𝑥) < 𝑎} = (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))))
3517adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → 𝐻:dom 𝐻⟶ℝ)
3635, 26preimaioomnf 40692 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = {𝑥 ∈ dom 𝐻 ∣ (𝐻𝑥) < 𝑎})
3736eqcomd 2626 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ dom 𝐻 ∣ (𝐻𝑥) < 𝑎} = (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)))
3837eqcomd 2626 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = {𝑥 ∈ dom 𝐻 ∣ (𝐻𝑥) < 𝑎})
3914adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ SAlg)
4015adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → 𝐻 ∈ (SMblFn‘𝐵))
41 simpr 477 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → 𝑎 ∈ ℝ)
4239, 40, 16, 41smfpreimalt 40703 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ dom 𝐻 ∣ (𝐻𝑥) < 𝑎} ∈ (𝐵t dom 𝐻))
4338, 42eqeltrd 2699 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) ∈ (𝐵t dom 𝐻))
4414elexd 3209 . . . . . . 7 (𝜑𝐵 ∈ V)
4515dmexd 39238 . . . . . . 7 (𝜑 → dom 𝐻 ∈ V)
46 elrest 16069 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ V ∧ dom 𝐻 ∈ V) → ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) ∈ (𝐵t dom 𝐻) ↔ ∃𝑒𝐵 (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)))
4744, 45, 46syl2anc 692 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) ∈ (𝐵t dom 𝐻) ↔ ∃𝑒𝐵 (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)))
4847adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) ∈ (𝐵t dom 𝐻) ↔ ∃𝑒𝐵 (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)))
4943, 48mpbid 222 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → ∃𝑒𝐵 (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻))
50 imaeq2 5450 . . . . . . . . 9 ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) = (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)))
51503ad2ant3 1082 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑒𝐵 ∧ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) = (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)))
52 ovexd 6665 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝑆t dom 𝐹) ∈ V)
535elexd 3209 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐹 ∈ V)
54 cnvexg 7097 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐹 ∈ V → 𝐹 ∈ V)
5553, 54syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐹 ∈ V)
56 imaexg 7088 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹 ∈ V → (𝐹 “ dom 𝐻) ∈ V)
5755, 56syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐹 “ dom 𝐻) ∈ V)
5857adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝐹 “ dom 𝐻) ∈ V)
592adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑒𝐵) → 𝑆 ∈ SAlg)
605adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑒𝐵) → 𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆))
61 simpr 477 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑒𝐵) → 𝑒𝐵)
62 eqid 2620 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹𝑒) = (𝐹𝑒)
6359, 60, 6, 9, 13, 61, 62smfpimbor1 40770 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝐹𝑒) ∈ (𝑆t dom 𝐹))
64 eqid 2620 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)) = ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻))
6552, 58, 63, 64elrestd 39111 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑒𝐵) → ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)) ∈ ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻)))
66 inpreima 6328 . . . . . . . . . . . . 13 (Fun 𝐹 → (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) = ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)))
6720, 66syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) = ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)))
6867adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) = ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)))
695dmexd 39238 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → dom 𝐹 ∈ V)
70 restabs 20950 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑆 ∈ SAlg ∧ (𝐹 “ dom 𝐻) ⊆ dom 𝐹 ∧ dom 𝐹 ∈ V) → ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻)) = (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
712, 4, 69, 70syl3anc 1324 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻)) = (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
7271eqcomd 2626 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)) = ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻)))
7372adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)) = ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻)))
7468, 73eleq12d 2693 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑒𝐵) → ((𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)) ↔ ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)) ∈ ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻))))
7565, 74mpbird 247 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
76753adant3 1079 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑒𝐵 ∧ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)) → (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
7751, 76eqeltrd 2699 . . . . . . 7 ((𝜑𝑒𝐵 ∧ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
78773exp 1262 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑒𝐵 → ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))))
7978adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝑒𝐵 → ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))))
8079rexlimdv 3026 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (∃𝑒𝐵 (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻))))
8149, 80mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
8234, 81eqeltrd 2699 . 2 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ (𝐹 “ dom 𝐻) ∣ ((𝐻𝐹)‘𝑥) < 𝑎} ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
831, 2, 8, 23, 82issmfd 40707 1 (𝜑 → (𝐻𝐹) ∈ (SMblFn‘𝑆))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1481  wcel 1988  wrex 2910  {crab 2913  Vcvv 3195  cin 3566  wss 3567   cuni 4427   class class class wbr 4644  ccnv 5103  dom cdm 5104  ran crn 5105  cima 5107  ccom 5108  Fun wfun 5870  wf 5872  cfv 5876  (class class class)co 6635  cr 9920  -∞cmnf 10057  *cxr 10058   < clt 10059  (,)cioo 12160  t crest 16062  topGenctg 16079  Topctop 20679  SAlgcsalg 40291  SalGencsalgen 40295  SMblFncsmblfn 40672
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1720  ax-4 1735  ax-5 1837  ax-6 1886  ax-7 1933  ax-8 1990  ax-9 1997  ax-10 2017  ax-11 2032  ax-12 2045  ax-13 2244  ax-ext 2600  ax-rep 4762  ax-sep 4772  ax-nul 4780  ax-pow 4834  ax-pr 4897  ax-un 6934  ax-inf2 8523  ax-cc 9242  ax-ac2 9270  ax-cnex 9977  ax-resscn 9978  ax-1cn 9979  ax-icn 9980  ax-addcl 9981  ax-addrcl 9982  ax-mulcl 9983  ax-mulrcl 9984  ax-mulcom 9985  ax-addass 9986  ax-mulass 9987  ax-distr 9988  ax-i2m1 9989  ax-1ne0 9990  ax-1rid 9991  ax-rnegex 9992  ax-rrecex 9993  ax-cnre 9994  ax-pre-lttri 9995  ax-pre-lttrn 9996  ax-pre-ltadd 9997  ax-pre-mulgt0 9998  ax-pre-sup 9999
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1484  df-ex 1703  df-nf 1708  df-sb 1879  df-eu 2472  df-mo 2473  df-clab 2607  df-cleq 2613  df-clel 2616  df-nfc 2751  df-ne 2792  df-nel 2895  df-ral 2914  df-rex 2915  df-reu 2916  df-rmo 2917  df-rab 2918  df-v 3197  df-sbc 3430  df-csb 3527  df-dif 3570  df-un 3572  df-in 3574  df-ss 3581  df-pss 3583  df-nul 3908  df-if 4078  df-pw 4151  df-sn 4169  df-pr 4171  df-tp 4173  df-op 4175  df-uni 4428  df-int 4467  df-iun 4513  df-iin 4514  df-br 4645  df-opab 4704  df-mpt 4721  df-tr 4744  df-id 5014  df-eprel 5019  df-po 5025  df-so 5026  df-fr 5063  df-se 5064  df-we 5065  df-xp 5110  df-rel 5111  df-cnv 5112  df-co 5113  df-dm 5114  df-rn 5115  df-res 5116  df-ima 5117  df-pred 5668  df-ord 5714  df-on 5715  df-lim 5716  df-suc 5717  df-iota 5839  df-fun 5878  df-fn 5879  df-f 5880  df-f1 5881  df-fo 5882  df-f1o 5883  df-fv 5884  df-isom 5885  df-riota 6596  df-ov 6638  df-oprab 6639  df-mpt2 6640  df-om 7051  df-1st 7153  df-2nd 7154  df-wrecs 7392  df-recs 7453  df-rdg 7491  df-1o 7545  df-oadd 7549  df-omul 7550  df-er 7727  df-map 7844  df-pm 7845  df-en 7941  df-dom 7942  df-sdom 7943  df-fin 7944  df-sup 8333  df-inf 8334  df-oi 8400  df-card 8750  df-acn 8753  df-ac 8924  df-pnf 10061  df-mnf 10062  df-xr 10063  df-ltxr 10064  df-le 10065  df-sub 10253  df-neg 10254  df-div 10670  df-nn 11006  df-n0 11278  df-z 11363  df-uz 11673  df-q 11774  df-rp 11818  df-ioo 12164  df-ico 12166  df-fl 12576  df-rest 16064  df-topgen 16085  df-top 20680  df-bases 20731  df-salg 40292  df-salgen 40296  df-smblfn 40673
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator