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

Theorem mbflim 24261
Description: The pointwise limit of a sequence of measurable functions is measurable. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Sep-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
mbflim.1 𝑍 = (ℤ𝑀)
mbflim.2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
mbflim.4 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐶)
mbflim.5 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑥𝐴𝐵) ∈ MblFn)
mbflim.6 ((𝜑 ∧ (𝑛𝑍𝑥𝐴)) → 𝐵𝑉)
Assertion
Ref Expression
mbflim (𝜑 → (𝑥𝐴𝐶) ∈ MblFn)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝐴   𝜑,𝑛,𝑥   𝑛,𝑍,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥,𝑛)   𝐶(𝑥,𝑛)   𝑀(𝑥,𝑛)   𝑉(𝑥,𝑛)

Proof of Theorem mbflim
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mbflim.1 . . 3 𝑍 = (ℤ𝑀)
2 mbflim.2 . . 3 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
3 mbflim.4 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐶)
41fvexi 6665 . . . . . 6 𝑍 ∈ V
54mptex 6967 . . . . 5 (𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵)) ∈ V
65a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵)) ∈ V)
72adantr 484 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝑀 ∈ ℤ)
8 mbflim.5 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑥𝐴𝐵) ∈ MblFn)
9 mbflim.6 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑛𝑍𝑥𝐴)) → 𝐵𝑉)
109anassrs 471 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛𝑍) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐵𝑉)
118, 10mbfmptcl 24229 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛𝑍) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐵 ∈ ℂ)
1211an32s 651 . . . . . 6 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → 𝐵 ∈ ℂ)
1312fmpttd 6860 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍𝐵):𝑍⟶ℂ)
1413ffvelrnda 6832 . . . 4 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘) ∈ ℂ)
15 simpr 488 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → 𝑛𝑍)
1612recld 14542 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → (ℜ‘𝐵) ∈ ℝ)
17 eqid 2824 . . . . . . . . . 10 (𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵)) = (𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))
1817fvmpt2 6760 . . . . . . . . 9 ((𝑛𝑍 ∧ (ℜ‘𝐵) ∈ ℝ) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘𝐵))
1915, 16, 18syl2anc 587 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘𝐵))
20 eqid 2824 . . . . . . . . . . 11 (𝑛𝑍𝐵) = (𝑛𝑍𝐵)
2120fvmpt2 6760 . . . . . . . . . 10 ((𝑛𝑍𝐵 ∈ ℂ) → ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛) = 𝐵)
2215, 12, 21syl2anc 587 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛) = 𝐵)
2322fveq2d 6655 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)) = (ℜ‘𝐵))
2419, 23eqtr4d 2862 . . . . . . 7 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
2524ralrimiva 3176 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝐴) → ∀𝑛𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
26 nffvmpt1 6662 . . . . . . . 8 𝑛((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘)
27 nfcv 2980 . . . . . . . . 9 𝑛
28 nffvmpt1 6662 . . . . . . . . 9 𝑛((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)
2927, 28nffv 6661 . . . . . . . 8 𝑛(ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘))
3026, 29nfeq 2993 . . . . . . 7 𝑛((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘))
31 nfv 1916 . . . . . . 7 𝑘((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛))
32 fveq2 6651 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛))
33 2fveq3 6656 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
3432, 33eqeq12d 2840 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑛 → (((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) ↔ ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛))))
3530, 31, 34cbvralw 3425 . . . . . 6 (∀𝑘𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) ↔ ∀𝑛𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑛) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
3625, 35sylibr 237 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → ∀𝑘𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)))
3736r19.21bi 3202 . . . 4 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵))‘𝑘) = (ℜ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)))
381, 3, 6, 7, 14, 37climre 14951 . . 3 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍 ↦ (ℜ‘𝐵)) ⇝ (ℜ‘𝐶))
3911ismbfcn2 24231 . . . . 5 ((𝜑𝑛𝑍) → ((𝑥𝐴𝐵) ∈ MblFn ↔ ((𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘𝐵)) ∈ MblFn ∧ (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘𝐵)) ∈ MblFn)))
408, 39mpbid 235 . . . 4 ((𝜑𝑛𝑍) → ((𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘𝐵)) ∈ MblFn ∧ (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘𝐵)) ∈ MblFn))
4140simpld 498 . . 3 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘𝐵)) ∈ MblFn)
4211anasss 470 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛𝑍𝑥𝐴)) → 𝐵 ∈ ℂ)
4342recld 14542 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛𝑍𝑥𝐴)) → (ℜ‘𝐵) ∈ ℝ)
441, 2, 38, 41, 43mbflimlem 24260 . 2 (𝜑 → (𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘𝐶)) ∈ MblFn)
454mptex 6967 . . . . 5 (𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵)) ∈ V
4645a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵)) ∈ V)
4712imcld 14543 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → (ℑ‘𝐵) ∈ ℝ)
48 eqid 2824 . . . . . . . . . 10 (𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵)) = (𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))
4948fvmpt2 6760 . . . . . . . . 9 ((𝑛𝑍 ∧ (ℑ‘𝐵) ∈ ℝ) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘𝐵))
5015, 47, 49syl2anc 587 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘𝐵))
5122fveq2d 6655 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)) = (ℑ‘𝐵))
5250, 51eqtr4d 2862 . . . . . . 7 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
5352ralrimiva 3176 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝐴) → ∀𝑛𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
54 nffvmpt1 6662 . . . . . . . 8 𝑛((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘)
55 nfcv 2980 . . . . . . . . 9 𝑛
5655, 28nffv 6661 . . . . . . . 8 𝑛(ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘))
5754, 56nfeq 2993 . . . . . . 7 𝑛((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘))
58 nfv 1916 . . . . . . 7 𝑘((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛))
59 fveq2 6651 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛))
60 2fveq3 6656 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑛 → (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
6159, 60eqeq12d 2840 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑛 → (((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) ↔ ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛))))
6257, 58, 61cbvralw 3425 . . . . . 6 (∀𝑘𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)) ↔ ∀𝑛𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑛) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑛)))
6353, 62sylibr 237 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐴) → ∀𝑘𝑍 ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)))
6463r19.21bi 3202 . . . 4 (((𝜑𝑥𝐴) ∧ 𝑘𝑍) → ((𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵))‘𝑘) = (ℑ‘((𝑛𝑍𝐵)‘𝑘)))
651, 3, 46, 7, 14, 64climim 14952 . . 3 ((𝜑𝑥𝐴) → (𝑛𝑍 ↦ (ℑ‘𝐵)) ⇝ (ℑ‘𝐶))
6640simprd 499 . . 3 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘𝐵)) ∈ MblFn)
6742imcld 14543 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛𝑍𝑥𝐴)) → (ℑ‘𝐵) ∈ ℝ)
681, 2, 65, 66, 67mbflimlem 24260 . 2 (𝜑 → (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘𝐶)) ∈ MblFn)
69 climcl 14845 . . . 4 ((𝑛𝑍𝐵) ⇝ 𝐶𝐶 ∈ ℂ)
703, 69syl 17 . . 3 ((𝜑𝑥𝐴) → 𝐶 ∈ ℂ)
7170ismbfcn2 24231 . 2 (𝜑 → ((𝑥𝐴𝐶) ∈ MblFn ↔ ((𝑥𝐴 ↦ (ℜ‘𝐶)) ∈ MblFn ∧ (𝑥𝐴 ↦ (ℑ‘𝐶)) ∈ MblFn)))
7244, 68, 71mpbir2and 712 1 (𝜑 → (𝑥𝐴𝐶) ∈ MblFn)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 399   = wceq 1538  wcel 2115  wral 3132  Vcvv 3479   class class class wbr 5047  cmpt 5127  cfv 6336  cc 10520  cr 10521  cz 11967  cuz 12229  cre 14445  cim 14446  cli 14830  MblFncmbf 24207
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 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5171  ax-sep 5184  ax-nul 5191  ax-pow 5247  ax-pr 5311  ax-un 7444  ax-inf2 9088  ax-cc 9842  ax-cnex 10578  ax-resscn 10579  ax-1cn 10580  ax-icn 10581  ax-addcl 10582  ax-addrcl 10583  ax-mulcl 10584  ax-mulrcl 10585  ax-mulcom 10586  ax-addass 10587  ax-mulass 10588  ax-distr 10589  ax-i2m1 10590  ax-1ne0 10591  ax-1rid 10592  ax-rnegex 10593  ax-rrecex 10594  ax-cnre 10595  ax-pre-lttri 10596  ax-pre-lttrn 10597  ax-pre-ltadd 10598  ax-pre-mulgt0 10599  ax-pre-sup 10600
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3014  df-nel 3118  df-ral 3137  df-rex 3138  df-reu 3139  df-rmo 3140  df-rab 3141  df-v 3481  df-sbc 3758  df-csb 3866  df-dif 3921  df-un 3923  df-in 3925  df-ss 3935  df-pss 3937  df-nul 4275  df-if 4449  df-pw 4522  df-sn 4549  df-pr 4551  df-tp 4553  df-op 4555  df-uni 4820  df-int 4858  df-iun 4902  df-disj 5013  df-br 5048  df-opab 5110  df-mpt 5128  df-tr 5154  df-id 5441  df-eprel 5446  df-po 5455  df-so 5456  df-fr 5495  df-se 5496  df-we 5497  df-xp 5542  df-rel 5543  df-cnv 5544  df-co 5545  df-dm 5546  df-rn 5547  df-res 5548  df-ima 5549  df-pred 6129  df-ord 6175  df-on 6176  df-lim 6177  df-suc 6178  df-iota 6295  df-fun 6338  df-fn 6339  df-f 6340  df-f1 6341  df-fo 6342  df-f1o 6343  df-fv 6344  df-isom 6345  df-riota 7096  df-ov 7141  df-oprab 7142  df-mpo 7143  df-of 7392  df-om 7564  df-1st 7672  df-2nd 7673  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-1o 8085  df-2o 8086  df-oadd 8089  df-omul 8090  df-er 8272  df-map 8391  df-pm 8392  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-fin 8496  df-sup 8890  df-inf 8891  df-oi 8958  df-dju 9314  df-card 9352  df-acn 9355  df-pnf 10662  df-mnf 10663  df-xr 10664  df-ltxr 10665  df-le 10666  df-sub 10857  df-neg 10858  df-div 11283  df-nn 11624  df-2 11686  df-3 11687  df-n0 11884  df-z 11968  df-uz 12230  df-q 12335  df-rp 12376  df-xadd 12494  df-ioo 12728  df-ioc 12729  df-ico 12730  df-icc 12731  df-fz 12884  df-fzo 13027  df-fl 13155  df-seq 13363  df-exp 13424  df-hash 13685  df-cj 14447  df-re 14448  df-im 14449  df-sqrt 14583  df-abs 14584  df-limsup 14817  df-clim 14834  df-rlim 14835  df-sum 15032  df-xmet 20524  df-met 20525  df-ovol 24057  df-vol 24058  df-mbf 24212
This theorem is referenced by:  mbfmullem2  24317  mbfulm  24990
  Copyright terms: Public domain W3C validator