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

Theorem ismbf 23686
Description: The predicate "𝐹 is a measurable function". A function is measurable iff the preimages of all open intervals are measurable sets in the sense of ismbl 23584. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jun-2014.)
Assertion
Ref Expression
ismbf (𝐹:𝐴⟶ℝ → (𝐹 ∈ MblFn ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(𝐹𝑥) ∈ dom vol))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐹   𝑥,𝐴

Proof of Theorem ismbf
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mbfdm 23684 . . 3 (𝐹 ∈ MblFn → dom 𝐹 ∈ dom vol)
2 fdm 6231 . . . 4 (𝐹:𝐴⟶ℝ → dom 𝐹 = 𝐴)
32eleq1d 2829 . . 3 (𝐹:𝐴⟶ℝ → (dom 𝐹 ∈ dom vol ↔ 𝐴 ∈ dom vol))
41, 3syl5ib 235 . 2 (𝐹:𝐴⟶ℝ → (𝐹 ∈ MblFn → 𝐴 ∈ dom vol))
5 ioomax 12450 . . . . 5 (-∞(,)+∞) = ℝ
6 ioorebas 12478 . . . . 5 (-∞(,)+∞) ∈ ran (,)
75, 6eqeltrri 2841 . . . 4 ℝ ∈ ran (,)
8 imaeq2 5644 . . . . . 6 (𝑥 = ℝ → (𝐹𝑥) = (𝐹 “ ℝ))
98eleq1d 2829 . . . . 5 (𝑥 = ℝ → ((𝐹𝑥) ∈ dom vol ↔ (𝐹 “ ℝ) ∈ dom vol))
109rspcv 3457 . . . 4 (ℝ ∈ ran (,) → (∀𝑥 ∈ ran (,)(𝐹𝑥) ∈ dom vol → (𝐹 “ ℝ) ∈ dom vol))
117, 10ax-mp 5 . . 3 (∀𝑥 ∈ ran (,)(𝐹𝑥) ∈ dom vol → (𝐹 “ ℝ) ∈ dom vol)
12 fimacnv 6537 . . . 4 (𝐹:𝐴⟶ℝ → (𝐹 “ ℝ) = 𝐴)
1312eleq1d 2829 . . 3 (𝐹:𝐴⟶ℝ → ((𝐹 “ ℝ) ∈ dom vol ↔ 𝐴 ∈ dom vol))
1411, 13syl5ib 235 . 2 (𝐹:𝐴⟶ℝ → (∀𝑥 ∈ ran (,)(𝐹𝑥) ∈ dom vol → 𝐴 ∈ dom vol))
15 ffvelrn 6547 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝑥𝐴) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
1615adantlr 706 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) ∧ 𝑥𝐴) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
1716rered 14251 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) ∧ 𝑥𝐴) → (ℜ‘(𝐹𝑥)) = (𝐹𝑥))
1817mpteq2dva 4903 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘(𝐹𝑥))) = (𝑥𝐴 ↦ (𝐹𝑥)))
1916recnd 10322 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) ∧ 𝑥𝐴) → (𝐹𝑥) ∈ ℂ)
20 simpl 474 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → 𝐹:𝐴⟶ℝ)
2120feqmptd 6438 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → 𝐹 = (𝑥𝐴 ↦ (𝐹𝑥)))
22 ref 14139 . . . . . . . . . . . . . 14 ℜ:ℂ⟶ℝ
2322a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → ℜ:ℂ⟶ℝ)
2423feqmptd 6438 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → ℜ = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (ℜ‘𝑦)))
25 fveq2 6375 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = (𝐹𝑥) → (ℜ‘𝑦) = (ℜ‘(𝐹𝑥)))
2619, 21, 24, 25fmptco 6587 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (ℜ ∘ 𝐹) = (𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘(𝐹𝑥))))
2718, 26, 213eqtr4rd 2810 . . . . . . . . . 10 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → 𝐹 = (ℜ ∘ 𝐹))
2827cnveqd 5466 . . . . . . . . 9 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → 𝐹 = (ℜ ∘ 𝐹))
2928imaeq1d 5647 . . . . . . . 8 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (𝐹𝑥) = ((ℜ ∘ 𝐹) “ 𝑥))
3029eleq1d 2829 . . . . . . 7 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → ((𝐹𝑥) ∈ dom vol ↔ ((ℜ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol))
31 imf 14140 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ℑ:ℂ⟶ℝ
3231a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → ℑ:ℂ⟶ℝ)
3332feqmptd 6438 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → ℑ = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (ℑ‘𝑦)))
34 fveq2 6375 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑦 = (𝐹𝑥) → (ℑ‘𝑦) = (ℑ‘(𝐹𝑥)))
3519, 21, 33, 34fmptco 6587 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (ℑ ∘ 𝐹) = (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘(𝐹𝑥))))
3616reim0d 14252 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) ∧ 𝑥𝐴) → (ℑ‘(𝐹𝑥)) = 0)
3736mpteq2dva 4903 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘(𝐹𝑥))) = (𝑥𝐴 ↦ 0))
3835, 37eqtrd 2799 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (ℑ ∘ 𝐹) = (𝑥𝐴 ↦ 0))
39 fconstmpt 5333 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 × {0}) = (𝑥𝐴 ↦ 0)
4038, 39syl6eqr 2817 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (ℑ ∘ 𝐹) = (𝐴 × {0}))
4140cnveqd 5466 . . . . . . . . . 10 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (ℑ ∘ 𝐹) = (𝐴 × {0}))
4241imaeq1d 5647 . . . . . . . . 9 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → ((ℑ ∘ 𝐹) “ 𝑥) = ((𝐴 × {0}) “ 𝑥))
43 simpr 477 . . . . . . . . . 10 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → 𝐴 ∈ dom vol)
44 0re 10295 . . . . . . . . . 10 0 ∈ ℝ
45 mbfconstlem 23685 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ dom vol ∧ 0 ∈ ℝ) → ((𝐴 × {0}) “ 𝑥) ∈ dom vol)
4643, 44, 45sylancl 580 . . . . . . . . 9 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → ((𝐴 × {0}) “ 𝑥) ∈ dom vol)
4742, 46eqeltrd 2844 . . . . . . . 8 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → ((ℑ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol)
4847biantrud 527 . . . . . . 7 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (((ℜ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol ↔ (((ℜ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol ∧ ((ℑ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol)))
4930, 48bitrd 270 . . . . . 6 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → ((𝐹𝑥) ∈ dom vol ↔ (((ℜ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol ∧ ((ℑ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol)))
5049ralbidv 3133 . . . . 5 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (∀𝑥 ∈ ran (,)(𝐹𝑥) ∈ dom vol ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(((ℜ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol ∧ ((ℑ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol)))
51 ax-resscn 10246 . . . . . . . 8 ℝ ⊆ ℂ
52 fss 6236 . . . . . . . 8 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
5351, 52mpan2 682 . . . . . . 7 (𝐹:𝐴⟶ℝ → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
54 mblss 23589 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ dom vol → 𝐴 ⊆ ℝ)
55 cnex 10270 . . . . . . . 8 ℂ ∈ V
56 reex 10280 . . . . . . . 8 ℝ ∈ V
57 elpm2r 8078 . . . . . . . 8 (((ℂ ∈ V ∧ ℝ ∈ V) ∧ (𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ)) → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
5855, 56, 57mpanl12 693 . . . . . . 7 ((𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
5953, 54, 58syl2an 589 . . . . . 6 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
6059biantrurd 528 . . . . 5 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (∀𝑥 ∈ ran (,)(((ℜ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol ∧ ((ℑ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol) ↔ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ ran (,)(((ℜ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol ∧ ((ℑ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol))))
6150, 60bitrd 270 . . . 4 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (∀𝑥 ∈ ran (,)(𝐹𝑥) ∈ dom vol ↔ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ ran (,)(((ℜ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol ∧ ((ℑ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol))))
62 ismbf1 23682 . . . 4 (𝐹 ∈ MblFn ↔ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ ∀𝑥 ∈ ran (,)(((ℜ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol ∧ ((ℑ ∘ 𝐹) “ 𝑥) ∈ dom vol)))
6361, 62syl6rbbr 281 . . 3 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ∈ dom vol) → (𝐹 ∈ MblFn ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(𝐹𝑥) ∈ dom vol))
6463ex 401 . 2 (𝐹:𝐴⟶ℝ → (𝐴 ∈ dom vol → (𝐹 ∈ MblFn ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(𝐹𝑥) ∈ dom vol)))
654, 14, 64pm5.21ndd 370 1 (𝐹:𝐴⟶ℝ → (𝐹 ∈ MblFn ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(𝐹𝑥) ∈ dom vol))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 197  wa 384   = wceq 1652  wcel 2155  wral 3055  Vcvv 3350  wss 3732  {csn 4334  cmpt 4888   × cxp 5275  ccnv 5276  dom cdm 5277  ran crn 5278  cima 5280  ccom 5281  wf 6064  cfv 6068  (class class class)co 6842  pm cpm 8061  cc 10187  cr 10188  0cc0 10189  +∞cpnf 10325  -∞cmnf 10326  (,)cioo 12377  cre 14124  cim 14125  volcvol 23521  MblFncmbf 23672
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2069  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4930  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-inf2 8753  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266  ax-pre-sup 10267
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-fal 1666  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2062  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-se 5237  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-isom 6077  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-of 7095  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-1o 7764  df-2o 7765  df-oadd 7768  df-er 7947  df-map 8062  df-pm 8063  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-fin 8164  df-sup 8555  df-inf 8556  df-oi 8622  df-card 9016  df-cda 9243  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-div 10939  df-nn 11275  df-2 11335  df-3 11336  df-n0 11539  df-z 11625  df-uz 11887  df-q 11990  df-rp 12029  df-xadd 12147  df-ioo 12381  df-ico 12383  df-icc 12384  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-fl 12801  df-seq 13009  df-exp 13068  df-hash 13322  df-cj 14126  df-re 14127  df-im 14128  df-sqrt 14262  df-abs 14263  df-clim 14506  df-sum 14704  df-xmet 20012  df-met 20013  df-ovol 23522  df-vol 23523  df-mbf 23677
This theorem is referenced by:  ismbfcn  23687  mbfima  23688  mbfid  23693  ismbfd  23697  mbfeqalem2  23700  mbfres2  23703  mbfimaopnlem  23713  i1fd  23739  elmbfmvol2  30711  cnambfre  33813
  Copyright terms: Public domain W3C validator