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Theorem finfdm 47825
Description: The domain of the inf function is defined in Proposition 121F (c) of [Fremlin1], p. 39. See smfinf 47797. Note that this definition of the inf function is quite general, as it does not require the original functions to be sigma-measurable, and it could be applied to uncountable sets of functions. The equality proved here is part of the proof of the fifth statement of Proposition 121H in [Fremlin1], p. 39. (Contributed by Glauco Siliprandi, 1-Feb-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
finfdm.1 Ⅎ𝑛𝜑
finfdm.2 Ⅎ𝑥𝜑
finfdm.3 Ⅎ𝑚𝜑
finfdm.4 Ⅎ𝑥𝐹
finfdm.5 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑛):dom (𝐹‘𝑛)⟶ℝ*)
finfdm.6 𝐷 = {𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∣ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}
finfdm.7 𝐻 = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}))
Assertion
Ref Expression
finfdm (𝜑 → 𝐷 = ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
Distinct variable groups:   𝐷,𝑚   𝑚,𝐹,𝑦   𝑦,𝐻   𝑚,𝑍,𝑛,𝑥,𝑦   𝜑,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥, 𝑚, 𝑛)   𝐷(𝑥, 𝑦, 𝑛)   𝐹(𝑥, 𝑛)   𝐻(𝑥, 𝑚, 𝑛)

Proof of Theorem finfdm
StepHypRef Expression
1 finfdm.6 . . 3 𝐷 = {𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∣ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}
2 finfdm.2 . . . 4 Ⅎ𝑥𝜑
3 nfcv 2923 . . . . 5 Ⅎ𝑥ℕ
4 nfcv 2923 . . . . . 6 Ⅎ𝑥𝑍
5 finfdm.7 . . . . . . . . 9 𝐻 = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}))
6 nfrab1 3432 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑥{𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}
73, 6nfmpt 5203 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑥(𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)})
84, 7nfmpt 5203 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑥(𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}))
95, 8nfcxfr 2921 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥𝐻
10 nfcv 2923 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥𝑛
119, 10nffv 6893 . . . . . . 7 Ⅎ𝑥(𝐻‘𝑛)
12 nfcv 2923 . . . . . . 7 Ⅎ𝑥𝑚
1311, 12nffv 6893 . . . . . 6 Ⅎ𝑥((𝐻‘𝑛)‘𝑚)
144, 13nfiin 4983 . . . . 5 Ⅎ𝑥∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)
153, 14nfiun 4982 . . . 4 Ⅎ𝑥∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)
16 finfdm.3 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑚𝜑
17 nfv 1947 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑚 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)
1816, 17nfan 1932 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑚(𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛))
19 nfv 1947 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑚 𝑦 ∈ ℝ
2018, 19nfan 1932 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑚((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ)
21 nfv 1947 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑚∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)
2220, 21nfan 1932 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑚(((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
23 finfdm.1 . . . . . . . . . . . . 13 Ⅎ𝑛𝜑
24 nfii1 4987 . . . . . . . . . . . . . 14 Ⅎ𝑛∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)
2524nfel2 2941 . . . . . . . . . . . . 13 Ⅎ𝑛 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)
2623, 25nfan 1932 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑛(𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛))
27 nfv 1947 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑛 𝑦 ∈ ℝ
2826, 27nfan 1932 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑛((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ)
29 nfra1 3287 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑛∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)
3028, 29nfan 1932 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑛(((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
31 nfv 1947 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑛 𝑚 ∈ ℕ
32 nfv 1947 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑛-𝑦 < 𝑚
3330, 31, 32nf3an 1934 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑛((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚)
34 vex 3455 . . . . . . . . . 10 𝑥 ∈ V
3534a1i 11 . . . . . . . . 9 (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) → 𝑥 ∈ V)
36 simp-4r 796 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛))
37363ad2antl1 1204 . . . . . . . . . . . 12 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛))
38 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑛 ∈ 𝑍)
39 eliinid 46095 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛))
4037, 38, 39syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛))
41 simpl2 1211 . . . . . . . . . . . . 13 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑚 ∈ ℕ)
42 nnre 12335 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℝ)
4342renegcld 11736 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ ℕ → -𝑚 ∈ ℝ)
4443rexrd 11352 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 ∈ ℕ → -𝑚 ∈ ℝ*)
4541, 44syl 18 . . . . . . . . . . . 12 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → -𝑚 ∈ ℝ*)
46 simpllr 788 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑦 ∈ ℝ)
47 rexr 11348 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 ∈ ℝ → 𝑦 ∈ ℝ*)
4846, 47syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑦 ∈ ℝ*)
49483ad2antl1 1204 . . . . . . . . . . . 12 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑦 ∈ ℝ*)
50 simp-4l 795 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝜑)
51503ad2antl1 1204 . . . . . . . . . . . . 13 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝜑)
52 finfdm.5 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑛):dom (𝐹‘𝑛)⟶ℝ*)
53523adant3 1150 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛)) → (𝐹‘𝑛):dom (𝐹‘𝑛)⟶ℝ*)
54 simp3 1156 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛)) → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛))
5553, 54ffvelcdmd 7083 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛)) → ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ∈ ℝ*)
5651, 38, 40, 55syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . 12 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ∈ ℝ*)
57463ad2antl1 1204 . . . . . . . . . . . . 13 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑦 ∈ ℝ)
58 simpl3 1212 . . . . . . . . . . . . 13 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → -𝑦 < 𝑚)
59 simp1 1154 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) → 𝑦 ∈ ℝ)
60423ad2ant2 1152 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) → 𝑚 ∈ ℝ)
61 simp3 1156 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) → -𝑦 < 𝑚)
6259, 60, 61ltnegcon1d 11889 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) → -𝑚 < 𝑦)
6357, 41, 58, 62syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . 12 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → -𝑚 < 𝑦)
64 simpl1r 1244 . . . . . . . . . . . . 13 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
65 rspa 3252 . . . . . . . . . . . . 13 ((∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
6664, 38, 65syl2anc 596 . . . . . . . . . . . 12 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
6745, 49, 56, 63, 66xrltletrd 13283 . . . . . . . . . . 11 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
6840, 67rabidd 46139 . . . . . . . . . 10 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)})
69 id 23 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ 𝑍 → 𝑛 ∈ 𝑍)
70 nnex 12334 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ℕ ∈ V
7170mptex 7227 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}) ∈ V
7271a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ 𝑍 → (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}) ∈ V)
735fvmpt2 7003 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}) ∈ V) → (𝐻‘𝑛) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}))
7469, 72, 73syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ 𝑍 → (𝐻‘𝑛) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}))
75 finfdm.4 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Ⅎ𝑥𝐹
7675, 10nffv 6893 . . . . . . . . . . . . . . . 16 Ⅎ𝑥(𝐹‘𝑛)
7776nfdm 5933 . . . . . . . . . . . . . . 15 Ⅎ𝑥dom (𝐹‘𝑛)
78 fvex 6896 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐹‘𝑛) ∈ V
7978dmex 7919 . . . . . . . . . . . . . . 15 dom (𝐹‘𝑛) ∈ V
8077, 79rabexf 46118 . . . . . . . . . . . . . 14 {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)} ∈ V
8180a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)} ∈ V)
8274, 81fvmpt2d 7005 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) = {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)})
8382eqcomd 2767 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)} = ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
8438, 41, 83syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)} = ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
8568, 84eleqtrd 2863 . . . . . . . . 9 ((((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
8633, 35, 85eliind2 46114 . . . . . . . 8 (((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
87 renegcl 11614 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ ℝ → -𝑦 ∈ ℝ)
8887archd 46146 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ ℝ → ∃𝑚 ∈ ℕ -𝑦 < 𝑚)
8988ad2antlr 740 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) → ∃𝑚 ∈ ℕ -𝑦 < 𝑚)
9022, 86, 89reximdd 46132 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
9190rexlimdva2 3166 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) → (∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)))
92913impia 1135 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
93 eliun 4955 . . . . 5 (𝑥 ∈ ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) ↔ ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
9492, 93sylibr 237 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∧ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) → 𝑥 ∈ ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
952, 15, 94rabssd 46126 . . 3 (𝜑 → {𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∣ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)} ⊆ ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
961, 95eqsstrid 3969 . 2 (𝜑 → 𝐷 ⊆ ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
97 nfcv 2923 . . 3 Ⅎ𝑚𝐷
98 nfv 1947 . . . . 5 Ⅎ𝑥 𝑚 ∈ ℕ
992, 98nfan 1932 . . . 4 Ⅎ𝑥(𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ)
100 nfrab1 3432 . . . . 5 Ⅎ𝑥{𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∣ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}
1011, 100nfcxfr 2921 . . . 4 Ⅎ𝑥𝐷
10223, 31nfan 1932 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑛(𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ)
103 nfii1 4987 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑛∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)
104103nfel2 2941 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑛 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)
105102, 104nfan 1932 . . . . . . 7 Ⅎ𝑛((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
106 simpr 490 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
107 eliinid 46095 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
108107adantll 727 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
10969adantl 487 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑛 ∈ 𝑍)
110 simpllr 788 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑚 ∈ ℕ)
111109, 110, 82syl2anc 596 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) = {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)})
112108, 111eleqtrd 2863 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)})
113 rabidim1 3434 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)} → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛))
114112, 113syl 18 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛))
115105, 106, 114eliind2 46114 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛))
11643ad2antlr 740 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) → -𝑚 ∈ ℝ)
117 breq1 5106 . . . . . . . . 9 (𝑦 = -𝑚 → (𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ↔ -𝑚 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)))
118117ralbidv 3186 . . . . . . . 8 (𝑦 = -𝑚 → (∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ↔ ∀𝑛 ∈ 𝑍 -𝑚 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)))
119118adantl 487 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑦 = -𝑚) → (∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ↔ ∀𝑛 ∈ 𝑍 -𝑚 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)))
120110, 44syl 18 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → -𝑚 ∈ ℝ*)
121 simplll 787 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝜑)
122121, 109, 114, 55syl3anc 1398 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ∈ ℝ*)
123 rabidim2 46086 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)} → -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
124112, 123syl 18 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
125120, 122, 124xrltled 13272 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → -𝑚 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
126105, 125ralrimia 3262 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) → ∀𝑛 ∈ 𝑍 -𝑚 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
127116, 119, 126rspcedvd 3579 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
128115, 127rabidd 46139 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) → 𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∣ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)})
129128, 1eleqtrrdi 2872 . . . 4 (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) → 𝑥 ∈ 𝐷)
13099, 14, 101, 129ssdf2 46125 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) ⊆ 𝐷)
13116, 97, 130iunssdf 46140 . 2 (𝜑 → ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) ⊆ 𝐷)
13296, 131eqssd 3948 1 (𝜑 → 𝐷 = ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570  Ⅎwnf 1816   ∈ wcel 2145  Ⅎwnfc 2908  ∀wral 3077  ∃wrex 3087  {crab 3413  Vcvv 3451  ∪ ciun 4951  ∩ ciin 4952   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  dom cdm 5651  ⟶wf 6533  ‘cfv 6537  ℝcr 11192  ℝ*cxr 11335   < clt 11336   ≤ cle 11337  -cneg 11535  ℕcn 12328
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-cnex 11249  ax-resscn 11250  ax-1cn 11251  ax-icn 11252  ax-addcl 11253  ax-addrcl 11254  ax-mulcl 11255  ax-mulrcl 11256  ax-mulcom 11257  ax-addass 11258  ax-mulass 11259  ax-distr 11260  ax-i2m1 11261  ax-1ne0 11262  ax-1rid 11263  ax-rnegex 11264  ax-rrecex 11265  ax-cnre 11266  ax-pre-lttri 11267  ax-pre-lttrn 11268  ax-pre-ltadd 11269  ax-pre-mulgt0 11270  ax-pre-sup 11271
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7375  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-om 7876  df-2nd 8000  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-er 8710  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-xr 11340  df-ltxr 11341  df-le 11342  df-sub 11536  df-neg 11537  df-nn 12329
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