Theorem smfliminflem 46845

Description: The inferior limit of a countable set of sigma-measurable functions is sigma-measurable. Proposition 121F (e) of [Fremlin1] p. 39 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022.)

Hypotheses

Ref	Expression
smfliminflem.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
smfliminflem.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
smfliminflem.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
smfliminflem.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
smfliminflem.d	⊢ 𝐷 = {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ}
smfliminflem.g	⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))

Assertion

Ref	Expression
smfliminflem	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ (SMblFn‘𝑆))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐷   𝑛,𝐹,𝑥   𝑚,𝑀   𝑆,𝑚   𝑚,𝑍,𝑛,𝑥   𝜑,𝑚,𝑛,𝑥

Allowed substitution hints:   𝐷(𝑚,𝑛)   𝑆(𝑥,𝑛)   𝐹(𝑚)   𝐺(𝑥,𝑚,𝑛)   𝑀(𝑥,𝑛)

Proof of Theorem smfliminflem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		smfliminflem.g	. . . 4 ⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
2	1	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))))
3		smfliminflem.d	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝐷 = {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ}
4		ssrab2 4080	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ} ⊆ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
5	3, 4	eqsstri 4030	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
6		id 22	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐷 → 𝑥 ∈ 𝐷)
7	5, 6	sselid 3981	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐷 → 𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚))
8		smfliminflem.z	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
9		eqid 2737	. . . . . . . . 9 ⊢ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) = ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
10	8, 9	allbutfi 45404	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ↔ ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
11	7, 10	sylib 218	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐷 → ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
12	11	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
13		nfv 1914	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑚(𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍)
14		nfra1 3284	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑚∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)
15	13, 14	nfan 1899	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑚((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
16	8	fvexi 6920	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑍 ∈ V
17	16	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → 𝑍 ∈ V)
18	8	eluzelz2 45414	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → 𝑛 ∈ ℤ)
19	18	zred 12722	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → 𝑛 ∈ ℝ)
20	19	ad2antlr 727	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → 𝑛 ∈ ℝ)
21		simpll 767	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → 𝜑)
22		elinel1 4201	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞)) → 𝑚 ∈ 𝑍)
23		smfliminflem.s	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
24	23	adantr 480	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → 𝑆 ∈ SAlg)
25		smfliminflem.f	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
26	25	ffvelcdmda 7104	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑚) ∈ (SMblFn‘𝑆))
27		eqid 2737	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ dom (𝐹‘𝑚) = dom (𝐹‘𝑚)
28	24, 26, 27	smff 46747	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑚):dom (𝐹‘𝑚)⟶ℝ)
29	21, 22, 28	syl2an 596	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → (𝐹‘𝑚):dom (𝐹‘𝑚)⟶ℝ)
30		simplr 769	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
31		eqid 2737	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (ℤ≥‘𝑛) = (ℤ≥‘𝑛)
32	18	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑛 ∈ ℤ)
33	8, 22	eluzelz2d 45424	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞)) → 𝑚 ∈ ℤ)
34	33	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑚 ∈ ℤ)
35	19	rexrd 11311	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → 𝑛 ∈ ℝ*)
36	35	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑛 ∈ ℝ*)
37		pnfxr 11315	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
38	37	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → +∞ ∈ ℝ*)
39		elinel2 4202	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞)) → 𝑚 ∈ (𝑛[,)+∞))
40	39	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑚 ∈ (𝑛[,)+∞))
41	36, 38, 40	icogelbd 45571	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑛 ≤ 𝑚)
42	31, 32, 34, 41	eluzd 45420	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛))
43	42	adantlr 715	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛))
44		rspa 3248	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)) → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
45	30, 43, 44	syl2anc 584	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
46	45	adantlll 718	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
47	29, 46	ffvelcdmd 7105	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → ((𝐹‘𝑚)‘𝑥) ∈ ℝ)
48	15, 17, 20, 47	liminfval4 45804	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
49	48	rexlimdva2 3157	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))))
50	49	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))))
51	12, 50	mpd 15	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
52	51	xnegeqd 45448	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -𝑒(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒-𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
53	16	mptex 7243	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ V
54	53	limsupcli 45772	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ*
55	54	xnegnegi 45450	. . . . . . . . . 10 ⊢ -𝑒-𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))
56	55	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -𝑒-𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
57	52, 56	eqtr2d 2778	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
58	3	reqabi 3460	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐷 ↔ (𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∧ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ))
59	58	simprbi 496	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐷 → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
60	59	adantl 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
61	60	rexnegd 45148	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -𝑒(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
62	57, 61	eqtr2d 2778	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
63	60	renegcld 11690	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
64	62, 63	eqeltrrd 2842	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
65	64	rexnegd 45148	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
66	51, 65	eqtrd 2777	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
67	66	mpteq2dva 5242	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ -(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))))
68	2, 67	eqtrd 2777	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ -(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))))
69		nfv 1914	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑥𝜑
70	18, 31	uzn0d 45436	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → (ℤ≥‘𝑛) ≠ ∅)
71		fvex 6919	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐹‘𝑚) ∈ V
72	71	dmex 7931	. . . . . . . . . 10 ⊢ dom (𝐹‘𝑚) ∈ V
73	72	rgenw 3065	. . . . . . . . 9 ⊢ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V
74	73	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V)
75		iinexg 5348	. . . . . . . 8 ⊢ (((ℤ≥‘𝑛) ≠ ∅ ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V) → ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V)
76	70, 74, 75	syl2anc 584	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V)
77	76	rgen 3063	. . . . . 6 ⊢ ∀𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V
78		iunexg 7988	. . . . . 6 ⊢ ((𝑍 ∈ V ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V) → ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V)
79	16, 77, 78	mp2an 692	. . . . 5 ⊢ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V
80	79, 5	ssexi 5322	. . . 4 ⊢ 𝐷 ∈ V
81	80	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ V)
82	3	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐷 = {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ})
83	10	biimpi 216	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) → ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
84	49	imp 406	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ ∃𝑛 ∈ 𝑍 ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
85	83, 84	sylan2 593	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
86	54	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∧ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ) → (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ*)
87		simpl 482	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∧ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
88		simpr 484	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∧ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
89	87, 88	eqeltrrd 2842	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∧ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ) → -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
90		xnegrecl2 45471	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ* ∧ -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ) → (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
91	86, 89, 90	syl2anc 584	. . . . . . . . 9 ⊢ (((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∧ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ) → (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
92		simpl 482	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∧ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
93		xnegrecl 45449	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ → -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
94	93	adantl 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∧ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ) → -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
95	92, 94	eqeltrd 2841	. . . . . . . . 9 ⊢ (((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∧ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
96	91, 95	impbida 801	. . . . . . . 8 ⊢ ((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) → ((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ ↔ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ))
97	85, 96	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)) → ((lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ ↔ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ))
98	97	rabbidva 3443	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ} = {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ})
99	82, 98	eqtrd 2777	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐷 = {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ})
100	69, 99	mpteq1df 45241	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) = (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ} ↦ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))))
101		nfv 1914	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑚𝜑
102		nfv 1914	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛𝜑
103		smfliminflem.m	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
104		negex 11506	. . . . . 6 ⊢ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥) ∈ V
105	104	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍 ∧ 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → -((𝐹‘𝑚)‘𝑥) ∈ V)
106		nfv 1914	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥(𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍)
107	72	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → dom (𝐹‘𝑚) ∈ V)
108	28	ffvelcdmda 7104	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) ∧ 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → ((𝐹‘𝑚)‘𝑥) ∈ ℝ)
109	28	feqmptd 6977	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑚) = (𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚) ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))
110	109, 26	eqeltrrd 2842	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → (𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚) ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ (SMblFn‘𝑆))
111	106, 24, 107, 108, 110	smfneg 46818	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → (𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚) ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ (SMblFn‘𝑆))
112		eqid 2737	. . . . 5 ⊢ {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ} = {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ}
113		eqid 2737	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ} ↦ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) = (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ} ↦ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
114	101, 69, 102, 103, 8, 23, 105, 111, 112, 113	smflimsupmpt 46844	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ} ↦ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) ∈ (SMblFn‘𝑆))
115	100, 114	eqeltrd 2841	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) ∈ (SMblFn‘𝑆))
116	69, 23, 81, 64, 115	smfneg 46818	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ -(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) ∈ (SMblFn‘𝑆))
117	68, 116	eqeltrd 2841	1 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ (SMblFn‘𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2940  ∀wral 3061  ∃wrex 3070  {crab 3436  Vcvv 3480   ∩ cin 3950  ∅c0 4333  ∪ ciun 4991  ∩ ciin 4992   ↦ cmpt 5225  dom cdm 5685  ⟶wf 6557  ‘cfv 6561  (class class class)co 7431  ℝcr 11154  +∞cpnf 11292  ℝ^*cxr 11294  -cneg 11493  ℤcz 12613  ℤ_≥cuz 12878  -_𝑒cxne 13151  [,)cico 13389  lim supclsp 15506  lim infclsi 45766  SAlgcsalg 46323  SMblFncsmblfn 46710

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-inf2 9681  ax-cc 10475  ax-ac2 10503  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-tp 4631  df-op 4633  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-iin 4994  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-oadd 8510  df-omul 8511  df-er 8745  df-map 8868  df-pm 8869  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-sup 9482  df-inf 9483  df-oi 9550  df-card 9979  df-acn 9982  df-ac 10156  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-4 12331  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-q 12991  df-rp 13035  df-xneg 13154  df-ioo 13391  df-ioc 13392  df-ico 13393  df-icc 13394  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-fl 13832  df-ceil 13833  df-seq 14043  df-exp 14103  df-hash 14370  df-word 14553  df-concat 14609  df-s1 14634  df-s2 14887  df-s3 14888  df-s4 14889  df-cj 15138  df-re 15139  df-im 15140  df-sqrt 15274  df-abs 15275  df-limsup 15507  df-clim 15524  df-rlim 15525  df-rest 17467  df-topgen 17488  df-top 22900  df-bases 22953  df-liminf 45767  df-salg 46324  df-salgen 46328  df-smblfn 46711

This theorem is referenced by:  smfliminf  46846