Theorem mbfres2 25761

Description: Measurability of a piecewise function: if 𝐹 is measurable on subsets 𝐵 and 𝐶 of its domain, and these pieces make up all of 𝐴, then 𝐹 is measurable on the whole domain. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Jun-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
mbfres2.1	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶ℝ)
mbfres2.2	⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ 𝐵) ∈ MblFn)
mbfres2.3	⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ 𝐶) ∈ MblFn)
mbfres2.4	⊢ (𝜑 → (𝐵 ∪ 𝐶) = 𝐴)

Assertion

Ref	Expression
mbfres2	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ MblFn)

Proof of Theorem mbfres2

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mbfres2.4	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ∪ 𝐶) = 𝐴)
2	1	reseq2d 5968	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ (𝐵 ∪ 𝐶)) = (𝐹 ↾ 𝐴))
3		mbfres2.1	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶ℝ)
4		ffn 6695	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹:𝐴⟶ℝ → 𝐹 Fn 𝐴)
5		fnresdm 6644	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹 Fn 𝐴 → (𝐹 ↾ 𝐴) = 𝐹)
6	3, 4, 5	3syl 19	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ 𝐴) = 𝐹)
7	2, 6	eqtr2d 2801	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝐹 ↾ (𝐵 ∪ 𝐶)))
8	7	adantr 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ran (,)) → 𝐹 = (𝐹 ↾ (𝐵 ∪ 𝐶)))
9		resundi 5982	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ↾ (𝐵 ∪ 𝐶)) = ((𝐹 ↾ 𝐵) ∪ (𝐹 ↾ 𝐶))
10	8, 9	eqtrdi 2816	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ran (,)) → 𝐹 = ((𝐹 ↾ 𝐵) ∪ (𝐹 ↾ 𝐶)))
11	10	cnveqd 5851	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ran (,)) → ◡𝐹 = ◡((𝐹 ↾ 𝐵) ∪ (𝐹 ↾ 𝐶)))
12		cnvun 6129	. . . . . . 7 ⊢ ◡((𝐹 ↾ 𝐵) ∪ (𝐹 ↾ 𝐶)) = (◡(𝐹 ↾ 𝐵) ∪ ◡(𝐹 ↾ 𝐶))
13	11, 12	eqtrdi 2816	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ran (,)) → ◡𝐹 = (◡(𝐹 ↾ 𝐵) ∪ ◡(𝐹 ↾ 𝐶)))
14	13	imaeq1d 6051	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ran (,)) → (◡𝐹 “ 𝑥) = ((◡(𝐹 ↾ 𝐵) ∪ ◡(𝐹 ↾ 𝐶)) “ 𝑥))
15		imaundir 6138	. . . . 5 ⊢ ((◡(𝐹 ↾ 𝐵) ∪ ◡(𝐹 ↾ 𝐶)) “ 𝑥) = ((◡(𝐹 ↾ 𝐵) “ 𝑥) ∪ (◡(𝐹 ↾ 𝐶) “ 𝑥))
16	14, 15	eqtrdi 2816	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ran (,)) → (◡𝐹 “ 𝑥) = ((◡(𝐹 ↾ 𝐵) “ 𝑥) ∪ (◡(𝐹 ↾ 𝐶) “ 𝑥)))
17		mbfres2.2	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ 𝐵) ∈ MblFn)
18		ssun1 4133	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐵 ⊆ (𝐵 ∪ 𝐶)
19	18, 1	sseqtrid 3981	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ⊆ 𝐴)
20	3, 19	fssresd 6735	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ 𝐵):𝐵⟶ℝ)
21		ismbf 25744	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹 ↾ 𝐵):𝐵⟶ℝ → ((𝐹 ↾ 𝐵) ∈ MblFn ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(◡(𝐹 ↾ 𝐵) “ 𝑥) ∈ dom vol))
22	20, 21	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 ↾ 𝐵) ∈ MblFn ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(◡(𝐹 ↾ 𝐵) “ 𝑥) ∈ dom vol))
23	17, 22	mpbid 235	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ran (,)(◡(𝐹 ↾ 𝐵) “ 𝑥) ∈ dom vol)
24	23	r19.21bi 3257	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ran (,)) → (◡(𝐹 ↾ 𝐵) “ 𝑥) ∈ dom vol)
25		mbfres2.3	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ 𝐶) ∈ MblFn)
26		ssun2 4134	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐶 ⊆ (𝐵 ∪ 𝐶)
27	26, 1	sseqtrid 3981	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ⊆ 𝐴)
28	3, 27	fssresd 6735	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ 𝐶):𝐶⟶ℝ)
29		ismbf 25744	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹 ↾ 𝐶):𝐶⟶ℝ → ((𝐹 ↾ 𝐶) ∈ MblFn ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(◡(𝐹 ↾ 𝐶) “ 𝑥) ∈ dom vol))
30	28, 29	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 ↾ 𝐶) ∈ MblFn ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(◡(𝐹 ↾ 𝐶) “ 𝑥) ∈ dom vol))
31	25, 30	mpbid 235	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ran (,)(◡(𝐹 ↾ 𝐶) “ 𝑥) ∈ dom vol)
32	31	r19.21bi 3257	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ran (,)) → (◡(𝐹 ↾ 𝐶) “ 𝑥) ∈ dom vol)
33		unmbl 25653	. . . . 5 ⊢ (((◡(𝐹 ↾ 𝐵) “ 𝑥) ∈ dom vol ∧ (◡(𝐹 ↾ 𝐶) “ 𝑥) ∈ dom vol) → ((◡(𝐹 ↾ 𝐵) “ 𝑥) ∪ (◡(𝐹 ↾ 𝐶) “ 𝑥)) ∈ dom vol)
34	24, 32, 33	syl2anc 595	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ran (,)) → ((◡(𝐹 ↾ 𝐵) “ 𝑥) ∪ (◡(𝐹 ↾ 𝐶) “ 𝑥)) ∈ dom vol)
35	16, 34	eqeltrd 2865	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ran (,)) → (◡𝐹 “ 𝑥) ∈ dom vol)
36	35	ralrimiva 3157	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ran (,)(◡𝐹 “ 𝑥) ∈ dom vol)
37		ismbf 25744	. . 3 ⊢ (𝐹:𝐴⟶ℝ → (𝐹 ∈ MblFn ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(◡𝐹 “ 𝑥) ∈ dom vol))
38	3, 37	syl 18	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∈ MblFn ↔ ∀𝑥 ∈ ran (,)(◡𝐹 “ 𝑥) ∈ dom vol))
39	36, 38	mpbird 260	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ MblFn)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   = wceq 1563   ∈ wcel 2145  ∀wral 3079   ∪ cun 3905  ^◡ccnv 5650  dom cdm 5651  ran crn 5652   ↾ cres 5653   “ cima 5654   Fn wfn 6520  ⟶wf 6521  ℝcr 11087  (,)cioo 13360  volcvol 25579  MblFncmbf 25730

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-rep 5231  ax-sep 5250  ax-nul 5260  ax-pow 5326  ax-pr 5394  ax-un 7722  ax-inf2 9598  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165  ax-pre-sup 11166

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-op 4592  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5105  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6291  df-ord 6352  df-on 6353  df-lim 6354  df-suc 6355  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-isom 6534  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-of 7664  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-1o 8441  df-2o 8442  df-er 8682  df-map 8814  df-pm 8815  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-fin 8935  df-sup 9390  df-inf 9391  df-oi 9460  df-dju 9875  df-card 9913  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-div 11860  df-nn 12222  df-2 12291  df-3 12292  df-n0 12493  df-z 12580  df-uz 12851  df-q 12961  df-rp 13005  df-xadd 13126  df-ioo 13364  df-ico 13366  df-icc 13367  df-fz 13524  df-fzo 13671  df-fl 13813  df-seq 14026  df-exp 14086  df-hash 14355  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-clim 15527  df-sum 15726  df-xmet 21472  df-met 21473  df-ovol 25580  df-vol 25581  df-mbf 25735

This theorem is referenced by:  mbfss  25762  mbfresfi  38172  mbfposadd  38173  mbfres2cn  46531