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Theorem finfdm 48129
Description: The domain of the inf function is defined in Proposition 121F (c) of [Fremlin1], p. 39. See smfinf 48101. 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 2926 . . . . 5 Ⅎ𝑥ℕ
4 nfcv 2926 . . . . . 6 Ⅎ𝑥𝑍
5 finfdm.7 . . . . . . . . 9 𝐻 = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}))
6 nfrab1 3435 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑥{𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}
73, 6nfmpt 5209 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑥(𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)})
84, 7nfmpt 5209 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑥(𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}))
95, 8nfcxfr 2924 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥𝐻
10 nfcv 2926 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥𝑛
119, 10nffv 6926 . . . . . . 7 Ⅎ𝑥(𝐻‘𝑛)
12 nfcv 2926 . . . . . . 7 Ⅎ𝑥𝑚
1311, 12nffv 6926 . . . . . 6 Ⅎ𝑥((𝐻‘𝑛)‘𝑚)
144, 13nfiin 4988 . . . . 5 Ⅎ𝑥∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)
153, 14nfiun 4987 . . . 4 Ⅎ𝑥∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)
16 finfdm.3 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑚𝜑
17 nfv 1949 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑚 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)
1816, 17nfan 1934 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑚(𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛))
19 nfv 1949 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑚 𝑦 ∈ ℝ
2018, 19nfan 1934 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑚((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ)
21 nfv 1949 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑚∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)
2220, 21nfan 1934 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑚(((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
23 finfdm.1 . . . . . . . . . . . . 13 Ⅎ𝑛𝜑
24 nfii1 4992 . . . . . . . . . . . . . 14 Ⅎ𝑛∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)
2524nfel2 2944 . . . . . . . . . . . . 13 Ⅎ𝑛 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)
2623, 25nfan 1934 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑛(𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛))
27 nfv 1949 . . . . . . . . . . . 12 Ⅎ𝑛 𝑦 ∈ ℝ
2826, 27nfan 1934 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑛((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ)
29 nfra1 3290 . . . . . . . . . . 11 Ⅎ𝑛∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)
3028, 29nfan 1934 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑛(((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
31 nfv 1949 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑛 𝑚 ∈ ℕ
32 nfv 1949 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑛 -𝑦 < 𝑚
3330, 31, 32nf3an 1936 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑛((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛)) ∧ 𝑦 ∈ ℝ) ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)) ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚)
34 vex 3458 . . . . . . . . . 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 46399 . . . . . . . . . . . 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 12382 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℝ)
4342renegcld 11782 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ ℕ → -𝑚 ∈ ℝ)
4443rexrd 11398 . . . . . . . . . . . . 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 11394 . . . . . . . . . . . . . 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 7117 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛)) → ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ∈ ℝ*)
5651, 38, 40, 55syl3anc 1399 . . . . . . . . . . . 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 11936 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦 ∈ ℝ ∧ 𝑚 ∈ ℕ ∧ -𝑦 < 𝑚) → -𝑚 < 𝑦)
6357, 41, 58, 62syl3anc 1399 . . . . . . . . . . . 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 3255 . . . . . . . . . . . . 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 13330 . . . . . . . . . . 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 46443 . . . . . . . . . 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 12381 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ℕ ∈ V
7170mptex 7260 . . . . . . . . . . . . . . 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 7036 . . . . . . . . . . . . . 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 6926 . . . . . . . . . . . . . . . 16 Ⅎ𝑥(𝐹‘𝑛)
7776nfdm 5945 . . . . . . . . . . . . . . 15 Ⅎ𝑥dom (𝐹‘𝑛)
78 fvex 6929 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐹‘𝑛) ∈ V
7978dmex 7955 . . . . . . . . . . . . . . 15 dom (𝐹‘𝑛) ∈ V
8077, 79rabexf 46422 . . . . . . . . . . . . . 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 7038 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) = {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)})
8382eqcomd 2769 . . . . . . . . . . 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 2866 . . . . . . . . 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 46418 . . . . . . . 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 11660 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ ℝ → -𝑦 ∈ ℝ)
8887archd 46450 . . . . . . . . 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 46436 . . . . . . 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 3169 . . . . . 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 4960 . . . . 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 46430 . . 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 3951 . 2 (𝜑 → 𝐷 ⊆ ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
97 nfcv 2926 . . 3 Ⅎ𝑚𝐷
98 nfv 1949 . . . . 5 Ⅎ𝑥 𝑚 ∈ ℕ
992, 98nfan 1934 . . . 4 Ⅎ𝑥(𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ)
100 nfrab1 3435 . . . . 5 Ⅎ𝑥{𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∣ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)}
1011, 100nfcxfr 2924 . . . 4 Ⅎ𝑥𝐷
10223, 31nfan 1934 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑛(𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ)
103 nfii1 4992 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑛∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)
104103nfel2 2944 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑛 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)
105102, 104nfan 1934 . . . . . . 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 46399 . . . . . . . . . 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 2866 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑥 ∈ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ -𝑚 < ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)})
113 rabidim1 3437 . . . . . . . 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 46418 . . . . . 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 5111 . . . . . . . . 9 (𝑦 = -𝑚 → (𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ↔ -𝑚 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)))
118117ralbidv 3189 . . . . . . . 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 1399 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ∈ ℝ*)
123 rabidim2 46390 . . . . . . . . . 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 13319 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → -𝑚 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
126105, 125ralrimia 3265 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) → ∀𝑛 ∈ 𝑍 -𝑚 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
127116, 119, 126rspcedvd 3582 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) → ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 𝑦 ≤ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥))
128115, 127rabidd 46443 . . . . 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 2875 . . . 4 (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚)) → 𝑥 ∈ 𝐷)
13099, 14, 101, 129ssdf2 46429 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) ⊆ 𝐷)
13116, 97, 130iunssdf 46444 . 2 (𝜑 → ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) ⊆ 𝐷)
13296, 131eqssd 3930 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 2147  Ⅎwnfc 2911  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  {crab 3416  Vcvv 3454  ∪ ciun 4956  ∩ ciin 4957   class class class wbr 5108   ↦ cmpt 5192  dom cdm 5658  ⟶wf 6562  ‘cfv 6566  ℝcr 11238  ℝ*cxr 11381   < clt 11382   ≤ cle 11383   -cneg 11581  ℕcn 12375
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-er 8755  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-nn 12376
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