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 47672
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 486 . . . . 5 ((𝜑𝑛𝑍) → 𝑆 ∈ SAlg)
7 smfsupdmmbllem.8 . . . . . 6 (𝜑𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
87ffvelcdmda 7077 . . . . 5 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) ∈ (SMblFn‘𝑆))
9 eqid 2760 . . . . 5 dom (𝐹𝑛) = dom (𝐹𝑛)
106, 8, 9smff 47560 . . . 4 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛):dom (𝐹𝑛)⟶ℝ)
1110frexr 46214 . . 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 47671 . 2 (𝜑 → dom 𝐺 = 𝑚 ∈ ℕ 𝑛𝑍 ((𝐻𝑛)‘𝑚))
16 nfcv 2922 . . 3 𝑚𝑆
17 nfcv 2922 . . 3 𝑚
18 nnct 14045 . . . 4 ℕ ≼ ω
1918a1i 11 . . 3 (𝜑 → ℕ ≼ ω)
20 nfv 1947 . . . . 5 𝑛 𝑚 ∈ ℕ
211, 20nfan 1932 . . . 4 𝑛(𝜑𝑚 ∈ ℕ)
22 nfcv 2922 . . . 4 𝑛𝑆
23 nfcv 2922 . . . 4 𝑛𝑍
245adantr 486 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑆 ∈ SAlg)
25 smfsupdmmbllem.6 . . . . . 6 𝑍 = (ℤ𝑀)
2625uzct 45897 . . . . 5 𝑍 ≼ ω
2726a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑍 ≼ ω)
28 smfsupdmmbllem.5 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
2928, 25uzn0d 46253 . . . . 5 (𝜑𝑍 ≠ ∅)
3029adantr 486 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑍 ≠ ∅)
3124adantr 486 . . . . . 6 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → 𝑆 ∈ SAlg)
32 smfsupdmmbllem.9 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑍) → dom (𝐹𝑛) ∈ 𝑆)
3332adantlr 728 . . . . . 6 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → dom (𝐹𝑛) ∈ 𝑆)
3431, 33salrestss 47189 . . . . 5 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → (𝑆t dom (𝐹𝑛)) ⊆ 𝑆)
35 nfv 1947 . . . . . . . . . 10 𝑚 𝑛𝑍
363, 35nfan 1932 . . . . . . . . 9 𝑚(𝜑𝑛𝑍)
37 nfcv 2922 . . . . . . . . . . . 12 𝑥𝑛
384, 37nffv 6888 . . . . . . . . . . 11 𝑥(𝐹𝑛)
398adantlr 728 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) ∈ (SMblFn‘𝑆))
40 nnxr 46108 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℝ*)
4140ad2antlr 740 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → 𝑚 ∈ ℝ*)
4238, 31, 39, 9, 41smfpimltxr 47575 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚} ∈ (𝑆t dom (𝐹𝑛)))
4342an32s 665 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛𝑍) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚} ∈ (𝑆t dom (𝐹𝑛)))
4436, 43fmptd2f 46064 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛)))
45 simpr 490 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛𝑍) → 𝑛𝑍)
46 nnex 12263 . . . . . . . . . . 11 ℕ ∈ V
4746mptex 7222 . . . . . . . . . 10 (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}) ∈ V
4814fvmpt2 6998 . . . . . . . . . 10 ((𝑛𝑍 ∧ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}) ∈ V) → (𝐻𝑛) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}))
4945, 47, 48sylancl 598 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐻𝑛) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}))
5049feq1d 6684 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑍) → ((𝐻𝑛):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛)) ↔ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛))))
5144, 50mpbird 260 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐻𝑛):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛)))
5251adantlr 728 . . . . . 6 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → (𝐻𝑛):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛)))
53 simplr 781 . . . . . 6 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → 𝑚 ∈ ℕ)
5452, 53ffvelcdmd 7078 . . . . 5 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ (𝑆t dom (𝐹𝑛)))
5534, 54sseldd 3932 . . . 4 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
5621, 22, 23, 24, 27, 30, 55saliinclf 47154 . . 3 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑛𝑍 ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
573, 16, 17, 5, 19, 56saliunclf 47150 . 2 (𝜑 𝑚 ∈ ℕ 𝑛𝑍 ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
5815, 57eqeltrd 2860 1 (𝜑 → dom 𝐺𝑆)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 401   = wceq 1570  wnf 1816  wcel 2145  wnfc 2907  wne 2955  wral 3076  wrex 3086  {crab 3412  Vcvv 3450  c0 4279   ciun 4951   ciin 4952   class class class wbr 5103  cmpt 5186  dom cdm 5655  ran crn 5656  wf 6529  cfv 6533  (class class class)co 7413  ωcom 7862  cdom 8950  supcsup 9410  cr 11123  *cxr 11266   < clt 11267  cle 11268  cn 12257  cz 12615  cuz 12887  t crest 17505  SAlgcsalg 47136  SMblFncsmblfn 47523
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7736  ax-inf2 9620  ax-cc 10437  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201  ax-pre-sup 11202
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  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 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-isom 6542  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-2o 8456  df-oadd 8459  df-omul 8460  df-er 8696  df-map 8828  df-pm 8829  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-sup 9412  df-oi 9482  df-card 9944  df-acn 9947  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11467  df-neg 11468  df-nn 12258  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12888  df-ioo 13402  df-ico 13404  df-rest 17507  df-salg 47137  df-smblfn 47524
This theorem is used by:  smfsupdmmbl  47673
  Copyright terms: Public domain W3C validator