Theorem smfliminflem 46751

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 4103	. . . . . . . . . 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 4043	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐷 ⊆ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
6		id 22	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐷 → 𝑥 ∈ 𝐷)
7	5, 6	sselid 4006	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐷 → 𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚))
8		smfliminflem.z	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
9		eqid 2740	. . . . . . . . 9 ⊢ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) = ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚)
10	8, 9	allbutfi 45308	. . . . . . . 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 1913	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑚(𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍)
14		nfra1 3290	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑚∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)
15	13, 14	nfan 1898	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑚((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
16	8	fvexi 6934	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑍 ∈ V
17	16	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → 𝑍 ∈ V)
18	8	eluzelz2 45318	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → 𝑛 ∈ ℤ)
19	18	zred 12747	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → 𝑛 ∈ ℝ)
20	19	ad2antlr 726	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → 𝑛 ∈ ℝ)
21		simpll 766	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → 𝜑)
22		elinel1 4224	. . . . . . . . . . 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 7118	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑚) ∈ (SMblFn‘𝑆))
27		eqid 2740	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ dom (𝐹‘𝑚) = dom (𝐹‘𝑚)
28	24, 26, 27	smff 46653	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑚):dom (𝐹‘𝑚)⟶ℝ)
29	21, 22, 28	syl2an 595	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → (𝐹‘𝑚):dom (𝐹‘𝑚)⟶ℝ)
30		simplr 768	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
31		eqid 2740	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (ℤ≥‘𝑛) = (ℤ≥‘𝑛)
32	18	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑛 ∈ ℤ)
33	8, 22	eluzelz2d 45328	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞)) → 𝑚 ∈ ℤ)
34	33	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑚 ∈ ℤ)
35	19	rexrd 11340	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → 𝑛 ∈ ℝ*)
36	35	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑛 ∈ ℝ*)
37		pnfxr 11344	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ +∞ ∈ ℝ*
38	37	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → +∞ ∈ ℝ*)
39		elinel2 4225	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞)) → 𝑚 ∈ (𝑛[,)+∞))
40	39	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑚 ∈ (𝑛[,)+∞))
41	36, 38, 40	icogelbd 45476	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑛 ≤ 𝑚)
42	31, 32, 34, 41	eluzd 45324	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛))
43	42	adantlr 714	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛))
44		rspa 3254	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚) ∧ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)) → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
45	30, 43, 44	syl2anc 583	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
46	45	adantlll 717	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚))
47	29, 46	ffvelcdmd 7119	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) ∧ 𝑚 ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) → ((𝐹‘𝑚)‘𝑥) ∈ ℝ)
48	15, 17, 20, 47	liminfval4 45710	. . . . . . . 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 3163	. . . . . . 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 45352	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -𝑒(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒-𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
53	16	mptex 7260	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ V
54	53	limsupcli 45678	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ*
55	54	xnegnegi 45354	. . . . . . . . . 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 2781	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -𝑒(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
58	3	reqabi 3467	. . . . . . . . . . 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 45045	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -𝑒(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
62	57, 61	eqtr2d 2781	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
63	60	renegcld 11717	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -(lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
64	62, 63	eqeltrrd 2845	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ)
65	64	rexnegd 45045	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → -𝑒(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
66	51, 65	eqtrd 2780	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) = -(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))))
67	66	mpteq2dva 5266	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ (lim inf‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ -(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))))
68	2, 67	eqtrd 2780	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ -(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))))
69		nfv 1913	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑥𝜑
70	18, 31	uzn0d 45340	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → (ℤ≥‘𝑛) ≠ ∅)
71		fvex 6933	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐹‘𝑚) ∈ V
72	71	dmex 7949	. . . . . . . . . 10 ⊢ dom (𝐹‘𝑚) ∈ V
73	72	rgenw 3071	. . . . . . . . 9 ⊢ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V
74	73	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V)
75		iinexg 5366	. . . . . . . 8 ⊢ (((ℤ≥‘𝑛) ≠ ∅ ∧ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V) → ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V)
76	70, 74, 75	syl2anc 583	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ 𝑍 → ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V)
77	76	rgen 3069	. . . . . 6 ⊢ ∀𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V
78		iunexg 8004	. . . . . 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 691	. . . . 5 ⊢ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∈ V
80	79, 5	ssexi 5340	. . . 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 592	. . . . . . . 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 2845	. . . . . . . . . 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 45375	. . . . . . . . . 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 583	. . . . . . . . 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 45353	. . . . . . . . . . 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 2844	. . . . . . . . 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 800	. . . . . . . 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 3450	. . . . . 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 2780	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐷 = {𝑥 ∈ ∪ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ 𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑛)dom (𝐹‘𝑚) ∣ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ})
100	69, 99	mpteq1df 45143	. . . 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 1913	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑚𝜑
102		nfv 1913	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛𝜑
103		smfliminflem.m	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
104		negex 11534	. . . . . 6 ⊢ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥) ∈ V
105	104	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍 ∧ 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → -((𝐹‘𝑚)‘𝑥) ∈ V)
106		nfv 1913	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑥(𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍)
107	72	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → dom (𝐹‘𝑚) ∈ V)
108	28	ffvelcdmda 7118	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) ∧ 𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚)) → ((𝐹‘𝑚)‘𝑥) ∈ ℝ)
109	28	feqmptd 6990	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑚) = (𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚) ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))
110	109, 26	eqeltrrd 2845	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → (𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚) ↦ ((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ (SMblFn‘𝑆))
111	106, 24, 107, 108, 110	smfneg 46724	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ 𝑍) → (𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑚) ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)) ∈ (SMblFn‘𝑆))
112		eqid 2740	. . . . 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 2740	. . . . 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 46750	. . . 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 2844	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ (lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) ∈ (SMblFn‘𝑆))
116	69, 23, 81, 64, 115	smfneg 46724	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ -(lim sup‘(𝑚 ∈ 𝑍 ↦ -((𝐹‘𝑚)‘𝑥)))) ∈ (SMblFn‘𝑆))
117	68, 116	eqeltrd 2844	1 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ (SMblFn‘𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1537   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2946  ∀wral 3067  ∃wrex 3076  {crab 3443  Vcvv 3488   ∩ cin 3975  ∅c0 4352  ∪ ciun 5015  ∩ ciin 5016   ↦ cmpt 5249  dom cdm 5700  ⟶wf 6569  ‘cfv 6573  (class class class)co 7448  ℝcr 11183  +∞cpnf 11321  ℝ^*cxr 11323  -cneg 11521  ℤcz 12639  ℤ_≥cuz 12903  -_𝑒cxne 13172  [,)cico 13409  lim supclsp 15516  lim infclsi 45672  SAlgcsalg 46229  SMblFncsmblfn 46616

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-rep 5303  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-inf2 9710  ax-cc 10504  ax-ac2 10532  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241  ax-1cn 11242  ax-icn 11243  ax-addcl 11244  ax-addrcl 11245  ax-mulcl 11246  ax-mulrcl 11247  ax-mulcom 11248  ax-addass 11249  ax-mulass 11250  ax-distr 11251  ax-i2m1 11252  ax-1ne0 11253  ax-1rid 11254  ax-rnegex 11255  ax-rrecex 11256  ax-cnre 11257  ax-pre-lttri 11258  ax-pre-lttrn 11259  ax-pre-ltadd 11260  ax-pre-mulgt0 11261  ax-pre-sup 11262

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-tp 4653  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-iin 5018  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-se 5653  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6332  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-isom 6582  df-riota 7404  df-ov 7451  df-oprab 7452  df-mpo 7453  df-om 7904  df-1st 8030  df-2nd 8031  df-frecs 8322  df-wrecs 8353  df-recs 8427  df-rdg 8466  df-1o 8522  df-2o 8523  df-oadd 8526  df-omul 8527  df-er 8763  df-map 8886  df-pm 8887  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-fin 9007  df-sup 9511  df-inf 9512  df-oi 9579  df-card 10008  df-acn 10011  df-ac 10185  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11522  df-neg 11523  df-div 11948  df-nn 12294  df-2 12356  df-3 12357  df-4 12358  df-n0 12554  df-z 12640  df-uz 12904  df-q 13014  df-rp 13058  df-xneg 13175  df-ioo 13411  df-ioc 13412  df-ico 13413  df-icc 13414  df-fz 13568  df-fzo 13712  df-fl 13843  df-ceil 13844  df-seq 14053  df-exp 14113  df-hash 14380  df-word 14563  df-concat 14619  df-s1 14644  df-s2 14897  df-s3 14898  df-s4 14899  df-cj 15148  df-re 15149  df-im 15150  df-sqrt 15284  df-abs 15285  df-limsup 15517  df-clim 15534  df-rlim 15535  df-rest 17482  df-topgen 17503  df-top 22921  df-bases 22974  df-liminf 45673  df-salg 46230  df-salgen 46234  df-smblfn 46617

This theorem is referenced by:  smfliminf  46752