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Theorem smfliminflem 45536
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 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ β„€)
smfliminflem.z 𝑍 = (β„€β‰₯β€˜π‘€)
smfliminflem.s (πœ‘ β†’ 𝑆 ∈ SAlg)
smfliminflem.f (πœ‘ β†’ 𝐹:π‘βŸΆ(SMblFnβ€˜π‘†))
smfliminflem.d 𝐷 = {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ}
smfliminflem.g 𝐺 = (π‘₯ ∈ 𝐷 ↦ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
Assertion
Ref Expression
smfliminflem (πœ‘ β†’ 𝐺 ∈ (SMblFnβ€˜π‘†))
Distinct variable groups:   π‘₯,𝐷   𝑛,𝐹,π‘₯   π‘š,𝑀   𝑆,π‘š   π‘š,𝑍,𝑛,π‘₯   πœ‘,π‘š,𝑛,π‘₯
Allowed substitution hints:   𝐷(π‘š,𝑛)   𝑆(π‘₯,𝑛)   𝐹(π‘š)   𝐺(π‘₯,π‘š,𝑛)   𝑀(π‘₯,𝑛)

Proof of Theorem smfliminflem
StepHypRef Expression
1 smfliminflem.g . . . 4 𝐺 = (π‘₯ ∈ 𝐷 ↦ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
21a1i 11 . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐺 = (π‘₯ ∈ 𝐷 ↦ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))))
3 smfliminflem.d . . . . . . . . . 10 𝐷 = {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ}
4 ssrab2 4077 . . . . . . . . . 10 {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ} βŠ† βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š)
53, 4eqsstri 4016 . . . . . . . . 9 𝐷 βŠ† βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š)
6 id 22 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ π‘₯ ∈ 𝐷)
75, 6sselid 3980 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š))
8 smfliminflem.z . . . . . . . . 9 𝑍 = (β„€β‰₯β€˜π‘€)
9 eqid 2732 . . . . . . . . 9 βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) = βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š)
108, 9allbutfi 44093 . . . . . . . 8 (π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ↔ βˆƒπ‘› ∈ 𝑍 βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š))
117, 10sylib 217 . . . . . . 7 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ βˆƒπ‘› ∈ 𝑍 βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š))
1211adantl 482 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ βˆƒπ‘› ∈ 𝑍 βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š))
13 nfv 1917 . . . . . . . . . 10 β„²π‘š(πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ 𝑍)
14 nfra1 3281 . . . . . . . . . 10 β„²π‘šβˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)
1513, 14nfan 1902 . . . . . . . . 9 β„²π‘š((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š))
168fvexi 6905 . . . . . . . . . 10 𝑍 ∈ V
1716a1i 11 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) β†’ 𝑍 ∈ V)
188eluzelz2 44103 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ 𝑍 β†’ 𝑛 ∈ β„€)
1918zred 12665 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ 𝑍 β†’ 𝑛 ∈ ℝ)
2019ad2antlr 725 . . . . . . . . 9 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) β†’ 𝑛 ∈ ℝ)
21 simpll 765 . . . . . . . . . . 11 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) β†’ πœ‘)
22 elinel1 4195 . . . . . . . . . . 11 (π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞)) β†’ π‘š ∈ 𝑍)
23 smfliminflem.s . . . . . . . . . . . . 13 (πœ‘ β†’ 𝑆 ∈ SAlg)
2423adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((πœ‘ ∧ π‘š ∈ 𝑍) β†’ 𝑆 ∈ SAlg)
25 smfliminflem.f . . . . . . . . . . . . 13 (πœ‘ β†’ 𝐹:π‘βŸΆ(SMblFnβ€˜π‘†))
2625ffvelcdmda 7086 . . . . . . . . . . . 12 ((πœ‘ ∧ π‘š ∈ 𝑍) β†’ (πΉβ€˜π‘š) ∈ (SMblFnβ€˜π‘†))
27 eqid 2732 . . . . . . . . . . . 12 dom (πΉβ€˜π‘š) = dom (πΉβ€˜π‘š)
2824, 26, 27smff 45438 . . . . . . . . . . 11 ((πœ‘ ∧ π‘š ∈ 𝑍) β†’ (πΉβ€˜π‘š):dom (πΉβ€˜π‘š)βŸΆβ„)
2921, 22, 28syl2an 596 . . . . . . . . . 10 ((((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ (πΉβ€˜π‘š):dom (πΉβ€˜π‘š)βŸΆβ„)
30 simplr 767 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š))
31 eqid 2732 . . . . . . . . . . . . . 14 (β„€β‰₯β€˜π‘›) = (β„€β‰₯β€˜π‘›)
3218adantr 481 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ 𝑛 ∈ β„€)
338, 22eluzelz2d 44113 . . . . . . . . . . . . . . 15 (π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞)) β†’ π‘š ∈ β„€)
3433adantl 482 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ π‘š ∈ β„€)
3519rexrd 11263 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 ∈ 𝑍 β†’ 𝑛 ∈ ℝ*)
3635adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ 𝑛 ∈ ℝ*)
37 pnfxr 11267 . . . . . . . . . . . . . . . 16 +∞ ∈ ℝ*
3837a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ +∞ ∈ ℝ*)
39 elinel2 4196 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞)) β†’ π‘š ∈ (𝑛[,)+∞))
4039adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ π‘š ∈ (𝑛[,)+∞))
4136, 38, 40icogelbd 44261 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ 𝑛 ≀ π‘š)
4231, 32, 34, 41eluzd 44109 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›))
4342adantlr 713 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›))
44 rspa 3245 . . . . . . . . . . . 12 ((βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š) ∧ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)) β†’ π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š))
4530, 43, 44syl2anc 584 . . . . . . . . . . 11 (((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š))
4645adantlll 716 . . . . . . . . . 10 ((((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š))
4729, 46ffvelcdmd 7087 . . . . . . . . 9 ((((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) ∧ π‘š ∈ (𝑍 ∩ (𝑛[,)+∞))) β†’ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯) ∈ ℝ)
4815, 17, 20, 47liminfval4 44495 . . . . . . . 8 (((πœ‘ ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
4948rexlimdva2 3157 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (βˆƒπ‘› ∈ 𝑍 βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))))
5049adantr 481 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ (βˆƒπ‘› ∈ 𝑍 βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))))
5112, 50mpd 15 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
5251xnegeqd 44137 . . . . . . . . 9 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ -𝑒(lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒-𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
5316mptex 7224 . . . . . . . . . . . 12 (π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)) ∈ V
5453limsupcli 44463 . . . . . . . . . . 11 (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ*
5554xnegnegi 44139 . . . . . . . . . 10 -𝑒-𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))
5655a1i 11 . . . . . . . . 9 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ -𝑒-𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
5752, 56eqtr2d 2773 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
583reqabi 3454 . . . . . . . . . . 11 (π‘₯ ∈ 𝐷 ↔ (π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∧ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ))
5958simprbi 497 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ ∈ 𝐷 β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
6059adantl 482 . . . . . . . . 9 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
6160rexnegd 43822 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ -𝑒(lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -(lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
6257, 61eqtr2d 2773 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ -(lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
6360renegcld 11640 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ -(lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
6462, 63eqeltrrd 2834 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
6564rexnegd 43822 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
6651, 65eqtrd 2772 . . . 4 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝐷) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
6766mpteq2dva 5248 . . 3 (πœ‘ β†’ (π‘₯ ∈ 𝐷 ↦ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))) = (π‘₯ ∈ 𝐷 ↦ -(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))))
682, 67eqtrd 2772 . 2 (πœ‘ β†’ 𝐺 = (π‘₯ ∈ 𝐷 ↦ -(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))))
69 nfv 1917 . . 3 β„²π‘₯πœ‘
7018, 31uzn0d 44125 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ 𝑍 β†’ (β„€β‰₯β€˜π‘›) β‰  βˆ…)
71 fvex 6904 . . . . . . . . . . 11 (πΉβ€˜π‘š) ∈ V
7271dmex 7901 . . . . . . . . . 10 dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V
7372rgenw 3065 . . . . . . . . 9 βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V
7473a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑛 ∈ 𝑍 β†’ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V)
75 iinexg 5341 . . . . . . . 8 (((β„€β‰₯β€˜π‘›) β‰  βˆ… ∧ βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V) β†’ ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V)
7670, 74, 75syl2anc 584 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ 𝑍 β†’ ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V)
7776rgen 3063 . . . . . 6 βˆ€π‘› ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V
78 iunexg 7949 . . . . . 6 ((𝑍 ∈ V ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V) β†’ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V)
7916, 77, 78mp2an 690 . . . . 5 βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V
8079, 5ssexi 5322 . . . 4 𝐷 ∈ V
8180a1i 11 . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐷 ∈ V)
823a1i 11 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ 𝐷 = {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ})
8310biimpi 215 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) β†’ βˆƒπ‘› ∈ 𝑍 βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š))
8449imp 407 . . . . . . . . 9 ((πœ‘ ∧ βˆƒπ‘› ∈ 𝑍 βˆ€π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
8583, 84sylan2 593 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š)) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
8654a1i 11 . . . . . . . . . 10 (((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∧ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ) β†’ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ*)
87 simpl 483 . . . . . . . . . . 11 (((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∧ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
88 simpr 485 . . . . . . . . . . 11 (((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∧ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
8987, 88eqeltrrd 2834 . . . . . . . . . 10 (((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∧ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ) β†’ -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
90 xnegrecl2 44160 . . . . . . . . . 10 (((lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ* ∧ -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ) β†’ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
9186, 89, 90syl2anc 584 . . . . . . . . 9 (((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∧ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ) β†’ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
92 simpl 483 . . . . . . . . . 10 (((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∧ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
93 xnegrecl 44138 . . . . . . . . . . 11 ((lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ β†’ -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
9493adantl 482 . . . . . . . . . 10 (((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∧ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ) β†’ -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
9592, 94eqeltrd 2833 . . . . . . . . 9 (((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∧ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ) β†’ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ)
9691, 95impbida 799 . . . . . . . 8 ((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) = -𝑒(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) β†’ ((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ ↔ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ))
9785, 96syl 17 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š)) β†’ ((lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ ↔ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ))
9897rabbidva 3439 . . . . . 6 (πœ‘ β†’ {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim infβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ} = {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ})
9982, 98eqtrd 2772 . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝐷 = {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ})
10069, 99mpteq1df 43928 . . . 4 (πœ‘ β†’ (π‘₯ ∈ 𝐷 ↦ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))) = (π‘₯ ∈ {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ} ↦ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))))
101 nfv 1917 . . . . 5 β„²π‘šπœ‘
102 nfv 1917 . . . . 5 β„²π‘›πœ‘
103 smfliminflem.m . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ β„€)
104 negex 11457 . . . . . 6 -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯) ∈ V
105104a1i 11 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘š ∈ 𝑍 ∧ π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) β†’ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯) ∈ V)
106 nfv 1917 . . . . . 6 β„²π‘₯(πœ‘ ∧ π‘š ∈ 𝑍)
10772a1i 11 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘š ∈ 𝑍) β†’ dom (πΉβ€˜π‘š) ∈ V)
10828ffvelcdmda 7086 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ π‘š ∈ 𝑍) ∧ π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š)) β†’ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯) ∈ ℝ)
10928feqmptd 6960 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘š ∈ 𝑍) β†’ (πΉβ€˜π‘š) = (π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š) ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))
110109, 26eqeltrrd 2834 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘š ∈ 𝑍) β†’ (π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š) ↦ ((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)) ∈ (SMblFnβ€˜π‘†))
111106, 24, 107, 108, 110smfneg 45509 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘š ∈ 𝑍) β†’ (π‘₯ ∈ dom (πΉβ€˜π‘š) ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)) ∈ (SMblFnβ€˜π‘†))
112 eqid 2732 . . . . 5 {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ} = {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ}
113 eqid 2732 . . . . 5 (π‘₯ ∈ {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ} ↦ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))) = (π‘₯ ∈ {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ} ↦ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))))
114101, 69, 102, 103, 8, 23, 105, 111, 112, 113smflimsupmpt 45535 . . . 4 (πœ‘ β†’ (π‘₯ ∈ {π‘₯ ∈ βˆͺ 𝑛 ∈ 𝑍 ∩ π‘š ∈ (β„€β‰₯β€˜π‘›)dom (πΉβ€˜π‘š) ∣ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯))) ∈ ℝ} ↦ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))) ∈ (SMblFnβ€˜π‘†))
115100, 114eqeltrd 2833 . . 3 (πœ‘ β†’ (π‘₯ ∈ 𝐷 ↦ (lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))) ∈ (SMblFnβ€˜π‘†))
11669, 23, 81, 64, 115smfneg 45509 . 2 (πœ‘ β†’ (π‘₯ ∈ 𝐷 ↦ -(lim supβ€˜(π‘š ∈ 𝑍 ↦ -((πΉβ€˜π‘š)β€˜π‘₯)))) ∈ (SMblFnβ€˜π‘†))
11768, 116eqeltrd 2833 1 (πœ‘ β†’ 𝐺 ∈ (SMblFnβ€˜π‘†))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   β‰  wne 2940  βˆ€wral 3061  βˆƒwrex 3070  {crab 3432  Vcvv 3474   ∩ cin 3947  βˆ…c0 4322  βˆͺ ciun 4997  βˆ© ciin 4998   ↦ cmpt 5231  dom cdm 5676  βŸΆwf 6539  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7408  β„cr 11108  +∞cpnf 11244  β„*cxr 11246  -cneg 11444  β„€cz 12557  β„€β‰₯cuz 12821  -𝑒cxne 13088  [,)cico 13325  lim supclsp 15413  lim infclsi 44457  SAlgcsalg 45014  SMblFncsmblfn 45401
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-inf2 9635  ax-cc 10429  ax-ac2 10457  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-pre-sup 11187
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7855  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-1o 8465  df-oadd 8469  df-omul 8470  df-er 8702  df-map 8821  df-pm 8822  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-sup 9436  df-inf 9437  df-oi 9504  df-card 9933  df-acn 9936  df-ac 10110  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-nn 12212  df-2 12274  df-3 12275  df-4 12276  df-n0 12472  df-z 12558  df-uz 12822  df-q 12932  df-rp 12974  df-xneg 13091  df-ioo 13327  df-ioc 13328  df-ico 13329  df-icc 13330  df-fz 13484  df-fzo 13627  df-fl 13756  df-ceil 13757  df-seq 13966  df-exp 14027  df-hash 14290  df-word 14464  df-concat 14520  df-s1 14545  df-s2 14798  df-s3 14799  df-s4 14800  df-cj 15045  df-re 15046  df-im 15047  df-sqrt 15181  df-abs 15182  df-limsup 15414  df-clim 15431  df-rlim 15432  df-rest 17367  df-topgen 17388  df-top 22395  df-bases 22448  df-liminf 44458  df-salg 45015  df-salgen 45019  df-smblfn 45402
This theorem is referenced by:  smfliminf  45537
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