Theorem issmfgelem 47600

Description: The predicate "𝐹 is a real-valued measurable function w.r.t. to the sigma-algebra 𝑆". A function is measurable iff the preimages of all left-closed intervals unbounded above are in the subspace sigma-algebra induced by its domain. The domain of 𝐹 is required to be a subset of the underlying set of 𝑆. Definition 121C of [Fremlin1] p. 36, and Proposition 121B (iv) of [Fremlin1] p. 36 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
issmfgelem.x	⊢ Ⅎ𝑥𝜑
issmfgelem.a	⊢ Ⅎ𝑎𝜑
issmfgelem.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
issmfgelem.d	⊢ 𝐷 = dom 𝐹
issmfgelem.i	⊢ (𝜑 → 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆)
issmfgelem.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐷⟶ℝ)
issmfgelem.p	⊢ (𝜑 → ∀𝑎 ∈ ℝ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))

Assertion

Ref	Expression
issmfgelem	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆))

Distinct variable groups:   𝐷,𝑎,𝑥   𝐹,𝑎,𝑥   𝑆,𝑎,𝑥

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥, 𝑎)

Proof of Theorem issmfgelem

Dummy variable 𝑏 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		issmfgelem.i	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆)
2		issmfgelem.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐷⟶ℝ)
3		issmfgelem.s	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
4	3, 1	restuni4 45956	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) = 𝐷)
5	4	eqcomd 2766	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐷 = ∪ (𝑆 ↾t 𝐷))
6	5	rabeqdv 3427	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} = {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏})
7	6	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} = {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏})
8		issmfgelem.x	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑥𝜑
9		nfv 1947	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑥 𝑏 ∈ ℝ
10	8, 9	nfan 1932	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥(𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ)
11		issmfgelem.a	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑎𝜑
12		nfv 1947	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑎 𝑏 ∈ ℝ
13	11, 12	nfan 1932	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑎(𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ)
14	3	uniexd 7745	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑆 ∈ V)
15	14	adantr 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆) → ∪ 𝑆 ∈ V)
16		simpr 490	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆) → 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆)
17	15, 16	ssexd 5289	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆) → 𝐷 ∈ V)
18	1, 17	mpdan 700	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ V)
19		eqid 2760	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑆 ↾t 𝐷) = (𝑆 ↾t 𝐷)
20	3, 18, 19	subsalsal 47190	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ↾t 𝐷) ∈ SAlg)
21	20	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (𝑆 ↾t 𝐷) ∈ SAlg)
22		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) = ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)
23	2	adantr 486	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → 𝐹:𝐷⟶ℝ)
24		simpr 490	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷))
25	4	adantr 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) = 𝐷)
26	24, 25	eleqtrd 2862	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → 𝑥 ∈ 𝐷)
27	23, 26	ffvelcdmd 7079	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
28	27	rexrd 11286	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ*)
29	28	adantlr 728	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ*)
30		issmfgelem.p	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ∀𝑎 ∈ ℝ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
31	5	rabeqdv 3427	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} = {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)})
32	31	eleq1d 2845	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ({𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷) ↔ {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷)))
33	11, 32	ralbid 3275	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (∀𝑎 ∈ ℝ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷) ↔ ∀𝑎 ∈ ℝ {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷)))
34	30, 33	mpbid 235	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ∀𝑎 ∈ ℝ {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
35	34	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → ∀𝑎 ∈ ℝ {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
36		simpr 490	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → 𝑎 ∈ ℝ)
37		rspa 3251	. . . . . . . 8 ⊢ ((∀𝑎 ∈ ℝ {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷) ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
38	35, 36, 37	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
39	38	adantlr 728	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ 𝑎 ≤ (𝐹‘𝑥)} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
40		simpr 490	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → 𝑏 ∈ ℝ)
41	10, 13, 21, 22, 29, 39, 40	salpreimagelt 47538	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
42	7, 41	eqeltrd 2860	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
43	42	ralrimiva 3154	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑏 ∈ ℝ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
44	1, 2, 43	3jca 1146	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐷 ⊆ ∪ 𝑆 ∧ 𝐹:𝐷⟶ℝ ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷)))
45		issmfgelem.d	. . 3 ⊢ 𝐷 = dom 𝐹
46	3, 45	issmf 47559	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆) ↔ (𝐷 ⊆ ∪ 𝑆 ∧ 𝐹:𝐷⟶ℝ ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))))
47	44, 46	mpbird 260	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570  Ⅎwnf 1816   ∈ wcel 2145  ∀wral 3076  {crab 3412  Vcvv 3450   ⊆ wss 3899  ∪ cuni 4867   class class class wbr 5103  dom cdm 5655  ⟶wf 6529  ‘cfv 6533  (class class class)co 7414  ℝcr 11126  ℝ^*cxr 11269   < clt 11270   ≤ cle 11271   ↾_t crest 17508  SAlgcsalg 47139  SMblFncsmblfn 47526

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 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7737  ax-inf2 9623  ax-cc 10440  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204

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 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  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-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-isom 6542  df-riota 7371  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8281  df-wrecs 8312  df-recs 8361  df-rdg 8400  df-1o 8458  df-er 8699  df-map 8831  df-pm 8832  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-fin 8959  df-card 9947  df-acn 9950  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-nn 12261  df-n0 12532  df-z 12619  df-uz 12891  df-ioo 13405  df-ico 13407  df-rest 17510  df-salg 47140  df-smblfn 47527

This theorem is used by:  issmfge  47601