Theorem issmflelem 47099

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 right-closed intervals unbounded below 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 (ii) of [Fremlin1] p. 35 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)

Hypotheses

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

Assertion

Ref	Expression
issmflelem	⊢ (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 issmflelem

Dummy variable 𝑏 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		issmflelem.i	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆)
2		issmflelem.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐷⟶ℝ)
3		issmflelem.s	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
4	3	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆) → 𝑆 ∈ SAlg)
5		simpr 484	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆) → 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆)
6	4, 5	restuni4 45477	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆) → ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) = 𝐷)
7	6	eqcomd 2743	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆) → 𝐷 = ∪ (𝑆 ↾t 𝐷))
8	1, 7	mpdan 688	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐷 = ∪ (𝑆 ↾t 𝐷))
9	8	rabeqdv 3416	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} = {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏})
10	9	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} = {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏})
11		issmflelem.x	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑥𝜑
12		nfv 1916	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑥 𝑏 ∈ ℝ
13	11, 12	nfan 1901	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥(𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ)
14		issmflelem.a	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑎𝜑
15		nfv 1916	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑎 𝑏 ∈ ℝ
16	14, 15	nfan 1901	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑎(𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ)
17	3	uniexd 7697	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑆 ∈ V)
18	17	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆) → ∪ 𝑆 ∈ V)
19	18, 5	ssexd 5271	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆) → 𝐷 ∈ V)
20		eqid 2737	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑆 ↾t 𝐷) = (𝑆 ↾t 𝐷)
21	4, 19, 20	subsalsal 46714	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑆) → (𝑆 ↾t 𝐷) ∈ SAlg)
22	1, 21	mpdan 688	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ↾t 𝐷) ∈ SAlg)
23	22	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → (𝑆 ↾t 𝐷) ∈ SAlg)
24		eqid 2737	. . . . . 6 ⊢ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) = ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)
25		simpr 484	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷))
26	1, 6	mpdan 688	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) = 𝐷)
27	26	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) = 𝐷)
28	25, 27	eleqtrd 2839	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → 𝑥 ∈ 𝐷)
29	2	ffvelcdmda 7038	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
30	28, 29	syldan 592	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
31	30	rexrd 11194	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ*)
32	31	adantlr 716	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷)) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ*)
33	26	rabeqdv 3416	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ (𝐹‘𝑥) ≤ 𝑎} = {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) ≤ 𝑎})
34	33	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ (𝐹‘𝑥) ≤ 𝑎} = {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) ≤ 𝑎})
35		issmflelem.l	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) ≤ 𝑎} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
36	34, 35	eqeltrd 2837	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ (𝐹‘𝑥) ≤ 𝑎} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
37	36	adantlr 716	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ (𝐹‘𝑥) ≤ 𝑎} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
38		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → 𝑏 ∈ ℝ)
39	13, 16, 23, 24, 32, 37, 38	salpreimalelt 47084	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ ∪ (𝑆 ↾t 𝐷) ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
40	10, 39	eqeltrd 2837	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
41	40	ralrimiva 3130	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑏 ∈ ℝ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))
42	1, 2, 41	3jca 1129	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐷 ⊆ ∪ 𝑆 ∧ 𝐹:𝐷⟶ℝ ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷)))
43		issmflelem.d	. . 3 ⊢ 𝐷 = dom 𝐹
44	3, 43	issmf 47083	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆) ↔ (𝐷 ⊆ ∪ 𝑆 ∧ 𝐹:𝐷⟶ℝ ∧ ∀𝑏 ∈ ℝ {𝑥 ∈ 𝐷 ∣ (𝐹‘𝑥) < 𝑏} ∈ (𝑆 ↾t 𝐷))))
45	42, 44	mpbird 257	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1542  Ⅎwnf 1785   ∈ wcel 2114  ∀wral 3052  {crab 3401  Vcvv 3442   ⊆ wss 3903  ∪ cuni 4865   class class class wbr 5100  dom cdm 5632  ⟶wf 6496  ‘cfv 6500  (class class class)co 7368  ℝcr 11037  ℝ^*cxr 11177   < clt 11178   ≤ cle 11179   ↾_t crest 17352  SAlgcsalg 46663  SMblFncsmblfn 47050

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-inf2 9562  ax-cc 10357  ax-ac2 10385  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115  ax-pre-sup 11116

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4905  df-iun 4950  df-iin 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-se 5586  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-isom 6509  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-1o 8407  df-er 8645  df-map 8777  df-pm 8778  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-fin 8899  df-sup 9357  df-inf 9358  df-card 9863  df-acn 9866  df-ac 10038  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-div 11807  df-nn 12158  df-n0 12414  df-z 12501  df-uz 12764  df-q 12874  df-rp 12918  df-ioo 13277  df-ico 13279  df-fl 13724  df-rest 17354  df-salg 46664  df-smblfn 47051

This theorem is referenced by:  issmfle  47100