Theorem smfsupdmmbllem 48127

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	⊢ Ⅎ𝑛𝜑
smfsupdmmbllem.2	⊢ Ⅎ𝑥𝜑
smfsupdmmbllem.3	⊢ Ⅎ𝑚𝜑
smfsupdmmbllem.4	⊢ Ⅎ𝑥𝐹
smfsupdmmbllem.5	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
smfsupdmmbllem.6	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
smfsupdmmbllem.7	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
smfsupdmmbllem.8	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
smfsupdmmbllem.9	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → dom (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑆)
smfsupdmmbllem.10	⊢ 𝐷 = {𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∣ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ≤ 𝑦}
smfsupdmmbllem.11	⊢ 𝐻 = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) < 𝑚}))
smfsupdmmbllem.12	⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ sup(ran (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)), ℝ, < ))

Assertion

Ref	Expression
smfsupdmmbllem	⊢ (𝜑 → dom 𝐺 ∈ 𝑆)

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		smfsupdmmbllem.1	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑛𝜑
2		smfsupdmmbllem.2	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑥𝜑
3		smfsupdmmbllem.3	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑚𝜑
4		smfsupdmmbllem.4	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑥𝐹
5		smfsupdmmbllem.7	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg)
6	5	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑆 ∈ SAlg)
7		smfsupdmmbllem.8	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
8	7	ffvelcdmda 7116	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑛) ∈ (SMblFn‘𝑆))
9		eqid 2763	. . . . 5 ⊢ dom (𝐹‘𝑛) = dom (𝐹‘𝑛)
10	6, 8, 9	smff 48015	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑛):dom (𝐹‘𝑛)⟶ℝ)
11	10	frexr 46669	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑛):dom (𝐹‘𝑛)⟶ℝ*)
12		smfsupdmmbllem.10	. . 3 ⊢ 𝐷 = {𝑥 ∈ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 dom (𝐹‘𝑛) ∣ ∃𝑦 ∈ ℝ ∀𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) ≤ 𝑦}
13		smfsupdmmbllem.12	. . 3 ⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝐷 ↦ sup(ran (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥)), ℝ, < ))
14		smfsupdmmbllem.11	. . 3 ⊢ 𝐻 = (𝑛 ∈ 𝑍 ↦ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) < 𝑚}))
15	1, 2, 3, 4, 11, 12, 13, 14	fsupdm2 48126	. 2 ⊢ (𝜑 → dom 𝐺 = ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚))
16		nfcv 2926	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑚𝑆
17		nfcv 2926	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑚ℕ
18		nnct 14164	. . . 4 ⊢ ℕ ≼ ω
19	18	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → ℕ ≼ ω)
20		nfv 1949	. . . . 5 ⊢ Ⅎ𝑛 𝑚 ∈ ℕ
21	1, 20	nfan 1934	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑛(𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ)
22		nfcv 2926	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑛𝑆
23		nfcv 2926	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑛𝑍
24	5	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑆 ∈ SAlg)
25		smfsupdmmbllem.6	. . . . . 6 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
26	25	uzct 46354	. . . . 5 ⊢ 𝑍 ≼ ω
27	26	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑍 ≼ ω)
28		smfsupdmmbllem.5	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
29	28, 25	uzn0d 46708	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑍 ≠ ∅)
30	29	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → 𝑍 ≠ ∅)
31	24	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑆 ∈ SAlg)
32		smfsupdmmbllem.9	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → dom (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑆)
33	32	adantlr 728	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → dom (𝐹‘𝑛) ∈ 𝑆)
34	31, 33	salrestss 47644	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝑆 ↾t dom (𝐹‘𝑛)) ⊆ 𝑆)
35		nfv 1949	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑚 𝑛 ∈ 𝑍
36	3, 35	nfan 1934	. . . . . . . . 9 ⊢ Ⅎ𝑚(𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍)
37		nfcv 2926	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑥𝑛
38	4, 37	nffv 6926	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑥(𝐹‘𝑛)
39	8	adantlr 728	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑛) ∈ (SMblFn‘𝑆))
40		nnxr 46564	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℝ*)
41	40	ad2antlr 740	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑚 ∈ ℝ*)
42	38, 31, 39, 9, 41	smfpimltxr 48030	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) < 𝑚} ∈ (𝑆 ↾t dom (𝐹‘𝑛)))
43	42	an32s 665	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) < 𝑚} ∈ (𝑆 ↾t dom (𝐹‘𝑛)))
44	36, 43	fmptd2f 46520	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) < 𝑚}):ℕ⟶(𝑆 ↾t dom (𝐹‘𝑛)))
45		simpr 490	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑛 ∈ 𝑍)
46		nnex 12381	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℕ ∈ V
47	46	mptex 7260	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) < 𝑚}) ∈ V
48	14	fvmpt2 7036	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑛 ∈ 𝑍 ∧ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) < 𝑚}) ∈ V) → (𝐻‘𝑛) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) < 𝑚}))
49	45, 47, 48	sylancl 598	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑛) = (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) < 𝑚}))
50	49	feq1d 6721	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → ((𝐻‘𝑛):ℕ⟶(𝑆 ↾t dom (𝐹‘𝑛)) ↔ (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹‘𝑛) ∣ ((𝐹‘𝑛)‘𝑥) < 𝑚}):ℕ⟶(𝑆 ↾t dom (𝐹‘𝑛))))
51	44, 50	mpbird 260	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑛):ℕ⟶(𝑆 ↾t dom (𝐹‘𝑛)))
52	51	adantlr 728	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → (𝐻‘𝑛):ℕ⟶(𝑆 ↾t dom (𝐹‘𝑛)))
53		simplr 781	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → 𝑚 ∈ ℕ)
54	52, 53	ffvelcdmd 7117	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) ∈ (𝑆 ↾t dom (𝐹‘𝑛)))
55	34, 54	sseldd 3914	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛 ∈ 𝑍) → ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
56	21, 22, 23, 24, 27, 30, 55	saliinclf 47609	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ) → ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
57	3, 16, 17, 5, 19, 56	saliunclf 47605	. 2 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑚 ∈ ℕ ∩ 𝑛 ∈ 𝑍 ((𝐻‘𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
58	15, 57	eqeltrd 2864	1 ⊢ (𝜑 → dom 𝐺 ∈ 𝑆)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570  Ⅎwnf 1816   ∈ wcel 2147  Ⅎwnfc 2911   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  {crab 3416  Vcvv 3454  ∅c0 4281  ∪ ciun 4956  ∩ ciin 4957   class class class wbr 5108   ↦ cmpt 5192  dom cdm 5658  ran crn 5659  ⟶wf 6562  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  ωcom 7911   ≼ cdom 9009  supcsup 9469  ℝcr 11238  ℝ^*cxr 11381   < clt 11382   ≤ cle 11383  ℕcn 12375  ℤcz 12733  ℤ_≥cuz 13005   ↾_t crest 17641  SAlgcsalg 47591  SMblFncsmblfn 47978

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-inf2 9679  ax-cc 10552  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316  ax-pre-sup 11317

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-2o 8515  df-oadd 8518  df-omul 8519  df-er 8755  df-map 8887  df-pm 8888  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-sup 9471  df-oi 9541  df-card 10057  df-acn 10060  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-nn 12376  df-n0 12647  df-z 12734  df-uz 13006  df-ioo 13520  df-ico 13522  df-rest 17643  df-salg 47592  df-smblfn 47979

This theorem is used by:  smfsupdmmbl  48128