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 47910
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 47881 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 2922 . 2 Ⅎ𝑗𝐹
2 nfcv 2922 . 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 2922 . . . . 5 Ⅎ𝑥𝑍
9 nfcv 2922 . . . . . 6 Ⅎ𝑥(ℤ≥‘𝑛)
10 smflim2.x . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥𝐹
11 nfcv 2922 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥𝑚
1210, 11nffv 6896 . . . . . . 7 Ⅎ𝑥(𝐹‘𝑚)
1312nfdm 5932 . . . . . 6 Ⅎ𝑥dom (𝐹‘𝑚)
149, 13nfiin 4982 . . . . 5 Ⅎ𝑥∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
158, 14nfiun 4981 . . . 4 Ⅎ𝑥∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
16 nfcv 2922 . . . 4 Ⅎ𝑦∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
17 nfv 1946 . . . 4 Ⅎ𝑦(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ dom ⇝
18 nfcv 2922 . . . . . . 7 Ⅎ𝑗((𝐹‘𝑚)‘𝑦)
19 smflim2.n . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑚𝐹
20 nfcv 2922 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑚𝑗
2119, 20nffv 6896 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑚(𝐹‘𝑗)
22 nfcv 2922 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑚𝑦
2321, 22nffv 6896 . . . . . . 7 Ⅎ𝑚((𝐹‘𝑗)‘𝑦)
24 fveq2 6886 . . . . . . . 8 (𝑚 = 𝑗 → (𝐹‘𝑚) = (𝐹‘𝑗))
2524fveq1d 6888 . . . . . . 7 (𝑚 = 𝑗 → ((𝐹‘𝑚)‘𝑦) = ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))
2618, 23, 25cbvmpt 5206 . . . . . 6 (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) = (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))
27 nfcv 2922 . . . . . . . . 9 Ⅎ𝑥𝑗
2810, 27nffv 6896 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥(𝐹‘𝑗)
29 nfcv 2922 . . . . . . . 8 Ⅎ𝑥𝑦
3028, 29nffv 6896 . . . . . . 7 Ⅎ𝑥((𝐹‘𝑗)‘𝑦)
318, 30nfmpt 5202 . . . . . 6 Ⅎ𝑥(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))
3226, 31nfcxfr 2920 . . . . 5 Ⅎ𝑥(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦))
33 nfcv 2922 . . . . 5 Ⅎ𝑥dom ⇝
3432, 33nfel 2936 . . . 4 Ⅎ𝑥(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) ∈ dom ⇝
35 fveq2 6886 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐹‘𝑚)‘𝑥) = ((𝐹‘𝑚)‘𝑦))
3635mpteq2dv 5198 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) = (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)))
3736eleq1d 2845 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ dom ⇝ ↔ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) ∈ dom ⇝ ))
3815, 16, 17, 34, 37cbvrabw 3446 . . 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 6886 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑘 → (ℤ≥‘𝑛) = (ℤ≥‘𝑘))
4039iineq1d 46199 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) = ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑚))
41 nfcv 2922 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑗dom (𝐹‘𝑚)
4221nfdm 5932 . . . . . . . . . 10 Ⅎ𝑚dom (𝐹‘𝑗)
4324dmeqd 5886 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = 𝑗 → dom (𝐹‘𝑚) = dom (𝐹‘𝑗))
4441, 42, 43cbviin 4993 . . . . . . . . 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 2795 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑘 → ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) = ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗))
4746cbviunv 4996 . . . . . 6 ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) = ∪ 𝑘 ∈ 𝑍 ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗)
4847eleq2i 2852 . . . . 5 (𝑦 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ↔ 𝑦 ∈ ∪ 𝑘 ∈ 𝑍 ∩ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)dom (𝐹‘𝑗))
4926eleq1i 2851 . . . . 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 3415 . . 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 2787 . 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 3431 . . . . 5 Ⅎ𝑥{𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ dom ⇝ }
557, 54nfcxfr 2920 . . . 4 Ⅎ𝑥𝐷
56 nfcv 2922 . . . 4 Ⅎ𝑦𝐷
57 nfcv 2922 . . . 4 Ⅎ𝑦( ⇝ ‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))
58 nfcv 2922 . . . . 5 Ⅎ𝑥 ⇝
5958, 31nffv 6896 . . . 4 Ⅎ𝑥( ⇝ ‘(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦)))
6026a1i 11 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑦)) = (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦)))
6136, 60eqtrd 2795 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) = (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦)))
6261fveq2d 6890 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ( ⇝ ‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = ( ⇝ ‘(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))))
6355, 56, 57, 59, 62cbvmptf 5204 . . 3 (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ ( ⇝ ‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) = (𝑦 ∈ 𝐷 ↦ ( ⇝ ‘(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))))
6453, 63eqtri 2783 . 2 𝐺 = (𝑦 ∈ 𝐷 ↦ ( ⇝ ‘(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑗)‘𝑦))))
651, 2, 3, 4, 5, 6, 52, 64smflim 47881 1 (𝜑 → 𝐺 ∈ (SMblFn‘𝑆))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  Ⅎwnfc 2907  {crab 3412  ∪ ciun 4950  ∩ ciin 4951   ↦ cmpt 5185  dom cdm 5650  ⟶wf 6535  ‘cfv 6539  ℤcz 12697  ℤ≥cuz 12969   ⇝ cli 15657  SAlgcsalg 47412  SMblFncsmblfn 47799
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7752  ax-inf2 9646  ax-cc 10517  ax-cnex 11260  ax-resscn 11261  ax-1cn 11262  ax-icn 11263  ax-addcl 11264  ax-addrcl 11265  ax-mulcl 11266  ax-mulrcl 11267  ax-mulcom 11268  ax-addass 11269  ax-mulass 11270  ax-distr 11271  ax-i2m1 11272  ax-1ne0 11273  ax-1rid 11274  ax-rnegex 11275  ax-rrecex 11276  ax-cnre 11277  ax-pre-lttri 11278  ax-pre-lttrn 11279  ax-pre-ltadd 11280  ax-pre-mulgt0 11281  ax-pre-sup 11282
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  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 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6541  df-fn 6542  df-f 6543  df-f1 6544  df-fo 6545  df-f1o 6546  df-fv 6547  df-isom 6548  df-riota 7378  df-ov 7424  df-oprab 7425  df-mpo 7426  df-om 7879  df-1st 8002  df-2nd 8003  df-frecs 8303  df-wrecs 8334  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8480  df-oadd 8484  df-omul 8485  df-er 8721  df-map 8853  df-pm 8854  df-en 8978  df-dom 8979  df-sdom 8980  df-fin 8981  df-sup 9438  df-inf 9439  df-oi 9508  df-card 10024  df-acn 10027  df-pnf 11349  df-mnf 11350  df-xr 11351  df-ltxr 11352  df-le 11353  df-sub 11547  df-neg 11548  df-div 11978  df-nn 12340  df-2 12409  df-3 12410  df-n0 12611  df-z 12698  df-uz 12970  df-q 13080  df-rp 13125  df-ioo 13484  df-ico 13486  df-fl 13936  df-seq 14149  df-exp 14209  df-cj 15272  df-re 15273  df-im 15274  df-sqrt 15408  df-abs 15409  df-clim 15661  df-rlim 15662  df-rest 17599  df-salg 47413  df-smblfn 47800
This theorem is used by:  smflimmpt  47914
  Copyright terms: Public domain W3C validator