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

Theorem smfsupdmmbllem 46882
Description: If a countable set of sigma-measurable functions have domains in the sigma-algebra, then their supremum function has the domain in the sigma-algebra. This is the fourth statement of Proposition 121H of [Fremlin1] p. 39 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 24-Jan-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
smfsupdmmbllem.1 𝑛𝜑
smfsupdmmbllem.2 𝑥𝜑
smfsupdmmbllem.3 𝑚𝜑
smfsupdmmbllem.4 𝑥𝐹
smfsupdmmbllem.5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
smfsupdmmbllem.6 𝑍 = (ℤ𝑀)
smfsupdmmbllem.7 (𝜑𝑆 ∈ SAlg)
smfsupdmmbllem.8 (𝜑𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
smfsupdmmbllem.9 ((𝜑𝑛𝑍) → dom (𝐹𝑛) ∈ 𝑆)
smfsupdmmbllem.10 𝐷 = {𝑥 𝑛𝑍 dom (𝐹𝑛) ∣ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛𝑍 ((𝐹𝑛)‘𝑥) ≤ 𝑦}
smfsupdmmbllem.11 𝐻 = (𝑛𝑍 ↦ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}))
smfsupdmmbllem.12 𝐺 = (𝑥𝐷 ↦ sup(ran (𝑛𝑍 ↦ ((𝐹𝑛)‘𝑥)), ℝ, < ))
Assertion
Ref Expression
smfsupdmmbllem (𝜑 → dom 𝐺𝑆)
Distinct variable groups:   𝐷,𝑚   𝑚,𝐹,𝑦   𝑦,𝐻   𝑆,𝑚,𝑛   𝑚,𝑍,𝑛,𝑥,𝑦   𝜑,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑚,𝑛)   𝐷(𝑥,𝑦,𝑛)   𝑆(𝑥,𝑦)   𝐹(𝑥,𝑛)   𝐺(𝑥,𝑦,𝑚,𝑛)   𝐻(𝑥,𝑚,𝑛)   𝑀(𝑥,𝑦,𝑚,𝑛)

Proof of Theorem smfsupdmmbllem
StepHypRef Expression
1 smfsupdmmbllem.1 . . 3 𝑛𝜑
2 smfsupdmmbllem.2 . . 3 𝑥𝜑
3 smfsupdmmbllem.3 . . 3 𝑚𝜑
4 smfsupdmmbllem.4 . . 3 𝑥𝐹
5 smfsupdmmbllem.7 . . . . . 6 (𝜑𝑆 ∈ SAlg)
65adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑛𝑍) → 𝑆 ∈ SAlg)
7 smfsupdmmbllem.8 . . . . . 6 (𝜑𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
87ffvelcdmda 7012 . . . . 5 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) ∈ (SMblFn‘𝑆))
9 eqid 2731 . . . . 5 dom (𝐹𝑛) = dom (𝐹𝑛)
106, 8, 9smff 46770 . . . 4 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛):dom (𝐹𝑛)⟶ℝ)
1110frexr 45423 . . 3 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛):dom (𝐹𝑛)⟶ℝ*)
12 smfsupdmmbllem.10 . . 3 𝐷 = {𝑥 𝑛𝑍 dom (𝐹𝑛) ∣ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛𝑍 ((𝐹𝑛)‘𝑥) ≤ 𝑦}
13 smfsupdmmbllem.12 . . 3 𝐺 = (𝑥𝐷 ↦ sup(ran (𝑛𝑍 ↦ ((𝐹𝑛)‘𝑥)), ℝ, < ))
14 smfsupdmmbllem.11 . . 3 𝐻 = (𝑛𝑍 ↦ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}))
151, 2, 3, 4, 11, 12, 13, 14fsupdm2 46881 . 2 (𝜑 → dom 𝐺 = 𝑚 ∈ ℕ 𝑛𝑍 ((𝐻𝑛)‘𝑚))
16 nfcv 2894 . . 3 𝑚𝑆
17 nfcv 2894 . . 3 𝑚
18 nnct 13883 . . . 4 ℕ ≼ ω
1918a1i 11 . . 3 (𝜑 → ℕ ≼ ω)
20 nfv 1915 . . . . 5 𝑛 𝑚 ∈ ℕ
211, 20nfan 1900 . . . 4 𝑛(𝜑𝑚 ∈ ℕ)
22 nfcv 2894 . . . 4 𝑛𝑆
23 nfcv 2894 . . . 4 𝑛𝑍
245adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑆 ∈ SAlg)
25 smfsupdmmbllem.6 . . . . . 6 𝑍 = (ℤ𝑀)
2625uzct 45100 . . . . 5 𝑍 ≼ ω
2726a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑍 ≼ ω)
28 smfsupdmmbllem.5 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
2928, 25uzn0d 45463 . . . . 5 (𝜑𝑍 ≠ ∅)
3029adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑍 ≠ ∅)
3124adantr 480 . . . . . 6 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → 𝑆 ∈ SAlg)
32 smfsupdmmbllem.9 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑍) → dom (𝐹𝑛) ∈ 𝑆)
3332adantlr 715 . . . . . 6 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → dom (𝐹𝑛) ∈ 𝑆)
3431, 33salrestss 46399 . . . . 5 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → (𝑆t dom (𝐹𝑛)) ⊆ 𝑆)
35 nfv 1915 . . . . . . . . . 10 𝑚 𝑛𝑍
363, 35nfan 1900 . . . . . . . . 9 𝑚(𝜑𝑛𝑍)
37 nfcv 2894 . . . . . . . . . . . 12 𝑥𝑛
384, 37nffv 6827 . . . . . . . . . . 11 𝑥(𝐹𝑛)
398adantlr 715 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) ∈ (SMblFn‘𝑆))
40 nnxr 45316 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℝ*)
4140ad2antlr 727 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → 𝑚 ∈ ℝ*)
4238, 31, 39, 9, 41smfpimltxr 46785 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚} ∈ (𝑆t dom (𝐹𝑛)))
4342an32s 652 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛𝑍) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚} ∈ (𝑆t dom (𝐹𝑛)))
4436, 43fmptd2f 45272 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛)))
45 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛𝑍) → 𝑛𝑍)
46 nnex 12126 . . . . . . . . . . 11 ℕ ∈ V
4746mptex 7152 . . . . . . . . . 10 (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}) ∈ V
4814fvmpt2 6935 . . . . . . . . . 10 ((𝑛𝑍 ∧ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}) ∈ V) → (𝐻𝑛) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}))
4945, 47, 48sylancl 586 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐻𝑛) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}))
5049feq1d 6628 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑍) → ((𝐻𝑛):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛)) ↔ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛))))
5144, 50mpbird 257 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐻𝑛):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛)))
5251adantlr 715 . . . . . 6 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → (𝐻𝑛):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛)))
53 simplr 768 . . . . . 6 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → 𝑚 ∈ ℕ)
5452, 53ffvelcdmd 7013 . . . . 5 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ (𝑆t dom (𝐹𝑛)))
5534, 54sseldd 3930 . . . 4 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
5621, 22, 23, 24, 27, 30, 55saliinclf 46364 . . 3 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑛𝑍 ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
573, 16, 17, 5, 19, 56saliunclf 46360 . 2 (𝜑 𝑚 ∈ ℕ 𝑛𝑍 ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
5815, 57eqeltrd 2831 1 (𝜑 → dom 𝐺𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1541  wnf 1784  wcel 2111  wnfc 2879  wne 2928  wral 3047  wrex 3056  {crab 3395  Vcvv 3436  c0 4278   ciun 4936   ciin 4937   class class class wbr 5086  cmpt 5167  dom cdm 5611  ran crn 5612  wf 6472  cfv 6476  (class class class)co 7341  ωcom 7791  cdom 8862  supcsup 9319  cr 11000  *cxr 11140   < clt 11141  cle 11142  cn 12120  cz 12463  cuz 12727  t crest 17319  SAlgcsalg 46346  SMblFncsmblfn 46733
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5212  ax-sep 5229  ax-nul 5239  ax-pow 5298  ax-pr 5365  ax-un 7663  ax-inf2 9526  ax-cc 10321  ax-ac2 10349  ax-cnex 11057  ax-resscn 11058  ax-1cn 11059  ax-icn 11060  ax-addcl 11061  ax-addrcl 11062  ax-mulcl 11063  ax-mulrcl 11064  ax-mulcom 11065  ax-addass 11066  ax-mulass 11067  ax-distr 11068  ax-i2m1 11069  ax-1ne0 11070  ax-1rid 11071  ax-rnegex 11072  ax-rrecex 11073  ax-cnre 11074  ax-pre-lttri 11075  ax-pre-lttrn 11076  ax-pre-ltadd 11077  ax-pre-mulgt0 11078  ax-pre-sup 11079
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3917  df-nul 4279  df-if 4471  df-pw 4547  df-sn 4572  df-pr 4574  df-op 4578  df-uni 4855  df-int 4893  df-iun 4938  df-iin 4939  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5506  df-eprel 5511  df-po 5519  df-so 5520  df-fr 5564  df-se 5565  df-we 5566  df-xp 5617  df-rel 5618  df-cnv 5619  df-co 5620  df-dm 5621  df-rn 5622  df-res 5623  df-ima 5624  df-pred 6243  df-ord 6304  df-on 6305  df-lim 6306  df-suc 6307  df-iota 6432  df-fun 6478  df-fn 6479  df-f 6480  df-f1 6481  df-fo 6482  df-f1o 6483  df-fv 6484  df-isom 6485  df-riota 7298  df-ov 7344  df-oprab 7345  df-mpo 7346  df-om 7792  df-1st 7916  df-2nd 7917  df-frecs 8206  df-wrecs 8237  df-recs 8286  df-rdg 8324  df-1o 8380  df-2o 8381  df-oadd 8384  df-omul 8385  df-er 8617  df-map 8747  df-pm 8748  df-en 8865  df-dom 8866  df-sdom 8867  df-fin 8868  df-sup 9321  df-oi 9391  df-card 9827  df-acn 9830  df-ac 10002  df-pnf 11143  df-mnf 11144  df-xr 11145  df-ltxr 11146  df-le 11147  df-sub 11341  df-neg 11342  df-nn 12121  df-n0 12377  df-z 12464  df-uz 12728  df-ioo 13244  df-ico 13246  df-rest 17321  df-salg 46347  df-smblfn 46734
This theorem is referenced by:  smfsupdmmbl  46883
  Copyright terms: Public domain W3C validator