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 47004
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 7026 . . . . 5 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) ∈ (SMblFn‘𝑆))
9 eqid 2733 . . . . 5 dom (𝐹𝑛) = dom (𝐹𝑛)
106, 8, 9smff 46892 . . . 4 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝐹𝑛):dom (𝐹𝑛)⟶ℝ)
1110frexr 45545 . . 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 47003 . 2 (𝜑 → dom 𝐺 = 𝑚 ∈ ℕ 𝑛𝑍 ((𝐻𝑛)‘𝑚))
16 nfcv 2895 . . 3 𝑚𝑆
17 nfcv 2895 . . 3 𝑚
18 nnct 13895 . . . 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 2895 . . . 4 𝑛𝑆
23 nfcv 2895 . . . 4 𝑛𝑍
245adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑆 ∈ SAlg)
25 smfsupdmmbllem.6 . . . . . 6 𝑍 = (ℤ𝑀)
2625uzct 45224 . . . . 5 𝑍 ≼ ω
2726a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑍 ≼ ω)
28 smfsupdmmbllem.5 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
2928, 25uzn0d 45585 . . . . 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 46521 . . . . 5 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → (𝑆t dom (𝐹𝑛)) ⊆ 𝑆)
35 nfv 1915 . . . . . . . . . 10 𝑚 𝑛𝑍
363, 35nfan 1900 . . . . . . . . 9 𝑚(𝜑𝑛𝑍)
37 nfcv 2895 . . . . . . . . . . . 12 𝑥𝑛
384, 37nffv 6841 . . . . . . . . . . 11 𝑥(𝐹𝑛)
398adantlr 715 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → (𝐹𝑛) ∈ (SMblFn‘𝑆))
40 nnxr 45439 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℝ*)
4140ad2antlr 727 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → 𝑚 ∈ ℝ*)
4238, 31, 39, 9, 41smfpimltxr 46907 . . . . . . . . . 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 45395 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑍) → (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}):ℕ⟶(𝑆t dom (𝐹𝑛)))
45 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛𝑍) → 𝑛𝑍)
46 nnex 12142 . . . . . . . . . . 11 ℕ ∈ V
4746mptex 7166 . . . . . . . . . 10 (𝑚 ∈ ℕ ↦ {𝑥 ∈ dom (𝐹𝑛) ∣ ((𝐹𝑛)‘𝑥) < 𝑚}) ∈ V
4814fvmpt2 6949 . . . . . . . . . 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 6641 . . . . . . . 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 7027 . . . . 5 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ (𝑆t dom (𝐹𝑛)))
5534, 54sseldd 3931 . . . 4 (((𝜑𝑚 ∈ ℕ) ∧ 𝑛𝑍) → ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
5621, 22, 23, 24, 27, 30, 55saliinclf 46486 . . 3 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ) → 𝑛𝑍 ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
573, 16, 17, 5, 19, 56saliunclf 46482 . 2 (𝜑 𝑚 ∈ ℕ 𝑛𝑍 ((𝐻𝑛)‘𝑚) ∈ 𝑆)
5815, 57eqeltrd 2833 1 (𝜑 → dom 𝐺𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1541  wnf 1784  wcel 2113  wnfc 2880  wne 2929  wral 3048  wrex 3057  {crab 3396  Vcvv 3437  c0 4282   ciun 4943   ciin 4944   class class class wbr 5095  cmpt 5176  dom cdm 5621  ran crn 5622  wf 6485  cfv 6489  (class class class)co 7355  ωcom 7805  cdom 8877  supcsup 9335  cr 11016  *cxr 11156   < clt 11157  cle 11158  cn 12136  cz 12479  cuz 12742  t crest 17331  SAlgcsalg 46468  SMblFncsmblfn 46855
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 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2705  ax-rep 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7677  ax-inf2 9542  ax-cc 10337  ax-ac2 10365  ax-cnex 11073  ax-resscn 11074  ax-1cn 11075  ax-icn 11076  ax-addcl 11077  ax-addrcl 11078  ax-mulcl 11079  ax-mulrcl 11080  ax-mulcom 11081  ax-addass 11082  ax-mulass 11083  ax-distr 11084  ax-i2m1 11085  ax-1ne0 11086  ax-1rid 11087  ax-rnegex 11088  ax-rrecex 11089  ax-cnre 11090  ax-pre-lttri 11091  ax-pre-lttrn 11092  ax-pre-ltadd 11093  ax-pre-mulgt0 11094  ax-pre-sup 11095
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 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2725  df-clel 2808  df-nfc 2882  df-ne 2930  df-nel 3034  df-ral 3049  df-rex 3058  df-rmo 3347  df-reu 3348  df-rab 3397  df-v 3439  df-sbc 3738  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4283  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-op 4584  df-uni 4861  df-int 4900  df-iun 4945  df-iin 4946  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5516  df-eprel 5521  df-po 5529  df-so 5530  df-fr 5574  df-se 5575  df-we 5576  df-xp 5627  df-rel 5628  df-cnv 5629  df-co 5630  df-dm 5631  df-rn 5632  df-res 5633  df-ima 5634  df-pred 6256  df-ord 6317  df-on 6318  df-lim 6319  df-suc 6320  df-iota 6445  df-fun 6491  df-fn 6492  df-f 6493  df-f1 6494  df-fo 6495  df-f1o 6496  df-fv 6497  df-isom 6498  df-riota 7312  df-ov 7358  df-oprab 7359  df-mpo 7360  df-om 7806  df-1st 7930  df-2nd 7931  df-frecs 8220  df-wrecs 8251  df-recs 8300  df-rdg 8338  df-1o 8394  df-2o 8395  df-oadd 8398  df-omul 8399  df-er 8631  df-map 8761  df-pm 8762  df-en 8880  df-dom 8881  df-sdom 8882  df-fin 8883  df-sup 9337  df-oi 9407  df-card 9843  df-acn 9846  df-ac 10018  df-pnf 11159  df-mnf 11160  df-xr 11161  df-ltxr 11162  df-le 11163  df-sub 11357  df-neg 11358  df-nn 12137  df-n0 12393  df-z 12480  df-uz 12743  df-ioo 13256  df-ico 13258  df-rest 17333  df-salg 46469  df-smblfn 46856
This theorem is referenced by:  smfsupdmmbl  47005
  Copyright terms: Public domain W3C validator