Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  smflim2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem smflim2 48089
Description: The limit of a sequence of sigma-measurable functions is sigma-measurable. Proposition 121F (a) of [Fremlin1] p. 38 . Notice that every function in the sequence can have a different (partial) domain, and the domain of convergence can be decidedly irregular (Remark 121G of [Fremlin1] p. 39 ). TODO: this has fewer distinct variable conditions than smflim 48060 and should replace it. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
smflim2.n Ⅎ𝑚𝐹
smflim2.x Ⅎ𝑥𝐹
smflim2.m (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
smflim2.z 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
smflim2.s (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
smflim2.f (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
smflim2.d 𝐷 = {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ dom ⇝ }
smflim2.g 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ ( ⇝ ‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
Assertion
Ref Expression
smflim2 (𝜑 → 𝐺 ∈ (SMblFn‘𝑆))
Distinct variable groups:   𝑛,𝐹   𝑚,𝑍,𝑛,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥, 𝑚, 𝑛)   𝐷(𝑥, 𝑚, 𝑛)   𝑆(𝑥, 𝑚, 𝑛)   𝐹(𝑥, 𝑚)   𝐺(𝑥, 𝑚, 𝑛)   𝑀(𝑥, 𝑚, 𝑛)

Proof of Theorem smflim2
Dummy variables 𝑦 𝑗 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfcv 2926 . 2 Ⅎ𝑗𝐹
2 nfcv 2926 . 2 Ⅎ𝑦𝐹
3 smflim2.m . 2 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
4 smflim2.z . 2 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
5 smflim2.s . 2 (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
6 smflim2.f . 2 (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
7 smflim2.d . . 3 𝐷 = {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ dom ⇝ }
8 nfcv 2926 . . . . 5 Ⅎ𝑥𝑍
9 nfcv 2926 . . . . . 6 Ⅎ𝑥(ℤ≥‘𝑛)
10 smflim2.x . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥𝐹
11 nfcv 2926 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥𝑚
1210, 11nffv 6926 . . . . . . 7 Ⅎ𝑥(𝐹‘𝑚)
1312nfdm 5945 . . . . . 6 Ⅎ𝑥dom (𝐹‘𝑚)
149, 13nfiin 4988 . . . . 5 Ⅎ𝑥∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
158, 14nfiun 4987 . . . 4 Ⅎ𝑥∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
16 nfcv 2926 . . . 4 Ⅎ𝑦∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
17 nfv 1949 . . . 4 Ⅎ𝑦(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ dom ⇝
18 nfcv 2926 . . . . . . 7 Ⅎ𝑗((𝐹‘𝑚)‘𝑦)
19 smflim2.n . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑚𝐹
20 nfcv 2926 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑚𝑗
2119, 20nffv 6926 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑚(𝐹‘𝑗)
22 nfcv 2926 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑚𝑦
2321, 22nffv 6926 . . . . . . 7 Ⅎ𝑚((𝐹‘𝑗)‘𝑦)
24 fveq2 6916 . . . . . . . 8 (𝑚 = 𝑗 → (𝐹‘𝑚) = (𝐹‘𝑗))
2524fveq1d 6918 . . . . . . 7 (𝑚 = 𝑗 → ((𝐹‘𝑚)‘𝑦) = ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))
2618, 23, 25cbvmpt 5213 . . . . . 6 (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) = (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))
27 nfcv 2926 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑥𝑗
2810, 27nffv 6926 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥(𝐹‘𝑗)
29 nfcv 2926 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥𝑦
3028, 29nffv 6926 . . . . . . 7 Ⅎ𝑥((𝐹‘𝑗)‘𝑦)
318, 30nfmpt 5209 . . . . . 6 Ⅎ𝑥(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))
3226, 31nfcxfr 2924 . . . . 5 Ⅎ𝑥(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦))
33 nfcv 2926 . . . . 5 Ⅎ𝑥dom ⇝
3432, 33nfel 2940 . . . 4 Ⅎ𝑥(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) ∈ dom ⇝
35 fveq2 6916 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐹‘𝑚)‘𝑥) = ((𝐹‘𝑚)‘𝑦))
3635mpteq2dv 5205 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) = (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)))
3736eleq1d 2849 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ dom ⇝ ↔ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) ∈ dom ⇝ ))
3815, 16, 17, 34, 37cbvrabw 3450 . . 3 {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ dom ⇝ } = {𝑦 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) ∈ dom ⇝ }
39 fveq2 6916 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑘 → (ℤ≥‘𝑛) = (ℤ≥‘𝑘))
4039iineq1d 46378 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) = ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑚))
41 nfcv 2926 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑗dom (𝐹‘𝑚)
4221nfdm 5945 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑚dom (𝐹‘𝑗)
4324dmeqd 5899 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑗 → dom (𝐹‘𝑚) = dom (𝐹‘𝑗))
4441, 42, 43cbviin 4999 . . . . . . . . 9 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑚) = ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗)
4544a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑚) = ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗))
4640, 45eqtrd 2798 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑘 → ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) = ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗))
4746cbviunv 5002 . . . . . 6 ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) = ∪ 𝑘 ∈ 𝑍 ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗)
4847eleq2i 2856 . . . . 5 (𝑦 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ↔ 𝑦 ∈ ∪ 𝑘 ∈ 𝑍 ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗))
4926eleq1i 2855 . . . . 5 ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) ∈ dom ⇝ ↔ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦)) ∈ dom ⇝ )
5048, 49anbi12i 640 . . . 4 ((𝑦 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∧ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) ∈ dom ⇝ ) ↔ (𝑦 ∈ ∪ 𝑘 ∈ 𝑍 ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗) ∧ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦)) ∈ dom ⇝ ))
5150rabbia2 3419 . . 3 {𝑦 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) ∈ dom ⇝ } = {𝑦 ∈ ∪ 𝑘 ∈ 𝑍 ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗) ∣ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦)) ∈ dom ⇝ }
527, 38, 513eqtri 2790 . 2 𝐷 = {𝑦 ∈ ∪ 𝑘 ∈ 𝑍 ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗) ∣ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦)) ∈ dom ⇝ }
53 smflim2.g . . 3 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ ( ⇝ ‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
54 nfrab1 3435 . . . . 5 Ⅎ𝑥{𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ dom ⇝ }
557, 54nfcxfr 2924 . . . 4 Ⅎ𝑥𝐷
56 nfcv 2926 . . . 4 Ⅎ𝑦𝐷
57 nfcv 2926 . . . 4 Ⅎ𝑦( ⇝ ‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))
58 nfcv 2926 . . . . 5 Ⅎ𝑥 ⇝
5958, 31nffv 6926 . . . 4 Ⅎ𝑥( ⇝ ‘(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦)))
6026a1i 11 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) = (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦)))
6136, 60eqtrd 2798 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) = (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦)))
6261fveq2d 6920 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ( ⇝ ‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = ( ⇝ ‘(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))))
6355, 56, 57, 59, 62cbvmptf 5211 . . 3 (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ ( ⇝ ‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) = (𝑦 ∈ 𝐷 ↦ ( ⇝ ‘(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))))
6453, 63eqtri 2786 . 2 𝐺 = (𝑦 ∈ 𝐷 ↦ ( ⇝ ‘(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))))
651, 2, 3, 4, 5, 6, 52, 64smflim 48060 1 (𝜑 → 𝐺 ∈ (SMblFn‘𝑆))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  Ⅎwnfc 2911  {crab 3416  ∪ ciun 4956  ∩ ciin 4957   ↦ cmpt 5192  dom cdm 5658  ⟶wf 6562  ‘cfv 6566  ℤcz 12733  ℤ≥cuz 13005   ⇝ cli 15695  SAlgcsalg 47591  SMblFncsmblfn 47978
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-inf2 9679  ax-cc 10552  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-oadd 8518  df-omul 8519  df-er 8755  df-map 8887  df-pm 8888  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-sup 9471  df-inf 9472  df-oi 9541  df-card 10057  df-acn 10060  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-div 12014  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-n0 12647  df-z 12734  df-uz 13006  df-q 13116  df-rp 13161  df-ioo 13520  df-ico 13522  df-fl 13972  df-seq 14185  df-exp 14245  df-cj 15309  df-re 15310  df-im 15311  df-sqrt 15445  df-abs 15446  df-clim 15699  df-rlim 15700  df-rest 17643  df-salg 47592  df-smblfn 47979
This theorem is used by:  smflimmpt  48093
  Copyright terms: Public domain W3C validator