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

Theorem smfliminf 41551
 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
smfliminf.n 𝑚𝐹
smfliminf.x 𝑥𝐹
smfliminf.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
smfliminf.z 𝑍 = (ℤ𝑀)
smfliminf.s (𝜑𝑆 ∈ SAlg)
smfliminf.f (𝜑𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
smfliminf.d 𝐷 = {𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ (ℤ𝑛)dom (𝐹𝑚) ∣ (lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ}
smfliminf.g 𝐺 = (𝑥𝐷 ↦ (lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))))
Assertion
Ref Expression
smfliminf (𝜑𝐺 ∈ (SMblFn‘𝑆))
Distinct variable groups:   𝑛,𝐹   𝑚,𝑍,𝑛,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑚,𝑛)   𝐷(𝑥,𝑚,𝑛)   𝑆(𝑥,𝑚,𝑛)   𝐹(𝑥,𝑚)   𝐺(𝑥,𝑚,𝑛)   𝑀(𝑥,𝑚,𝑛)

Proof of Theorem smfliminf
Dummy variables 𝑦 𝑖 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 smfliminf.m . 2 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
2 smfliminf.z . 2 𝑍 = (ℤ𝑀)
3 smfliminf.s . 2 (𝜑𝑆 ∈ SAlg)
4 smfliminf.f . 2 (𝜑𝐹:𝑍⟶(SMblFn‘𝑆))
5 smfliminf.d . . 3 𝐷 = {𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ (ℤ𝑛)dom (𝐹𝑚) ∣ (lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ}
6 nfcv 2912 . . . . 5 𝑥𝑍
7 nfcv 2912 . . . . . 6 𝑥(ℤ𝑛)
8 smfliminf.x . . . . . . . 8 𝑥𝐹
9 nfcv 2912 . . . . . . . 8 𝑥𝑚
108, 9nffv 6339 . . . . . . 7 𝑥(𝐹𝑚)
1110nfdm 5505 . . . . . 6 𝑥dom (𝐹𝑚)
127, 11nfiin 4681 . . . . 5 𝑥 𝑚 ∈ (ℤ𝑛)dom (𝐹𝑚)
136, 12nfiun 4680 . . . 4 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ (ℤ𝑛)dom (𝐹𝑚)
14 nfcv 2912 . . . . . 6 𝑥(ℤ𝑖)
15 nfcv 2912 . . . . . . . 8 𝑥𝑘
168, 15nffv 6339 . . . . . . 7 𝑥(𝐹𝑘)
1716nfdm 5505 . . . . . 6 𝑥dom (𝐹𝑘)
1814, 17nfiin 4681 . . . . 5 𝑥 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘)
196, 18nfiun 4680 . . . 4 𝑥 𝑖𝑍 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘)
20 nfcv 2912 . . . . 5 𝑖 𝑚 ∈ (ℤ𝑛)dom (𝐹𝑚)
21 nfcv 2912 . . . . 5 𝑛 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘)
22 fveq2 6332 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑖 → (ℤ𝑛) = (ℤ𝑖))
2322iineq1d 39782 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑖 𝑚 ∈ (ℤ𝑛)dom (𝐹𝑚) = 𝑚 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑚))
24 nfcv 2912 . . . . . . . . 9 𝑘(𝐹𝑚)
2524nfdm 5505 . . . . . . . 8 𝑘dom (𝐹𝑚)
26 smfliminf.n . . . . . . . . . 10 𝑚𝐹
27 nfcv 2912 . . . . . . . . . 10 𝑚𝑘
2826, 27nffv 6339 . . . . . . . . 9 𝑚(𝐹𝑘)
2928nfdm 5505 . . . . . . . 8 𝑚dom (𝐹𝑘)
30 fveq2 6332 . . . . . . . . 9 (𝑚 = 𝑘 → (𝐹𝑚) = (𝐹𝑘))
3130dmeqd 5464 . . . . . . . 8 (𝑚 = 𝑘 → dom (𝐹𝑚) = dom (𝐹𝑘))
3225, 29, 31cbviin 4690 . . . . . . 7 𝑚 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑚) = 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘)
3332a1i 11 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑖 𝑚 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑚) = 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘))
3423, 33eqtrd 2804 . . . . 5 (𝑛 = 𝑖 𝑚 ∈ (ℤ𝑛)dom (𝐹𝑚) = 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘))
3520, 21, 34cbviun 4689 . . . 4 𝑛𝑍 𝑚 ∈ (ℤ𝑛)dom (𝐹𝑚) = 𝑖𝑍 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘)
3613, 19, 35rabeqif 3340 . . 3 {𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ (ℤ𝑛)dom (𝐹𝑚) ∣ (lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ} = {𝑥 𝑖𝑍 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘) ∣ (lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ}
37 nfcv 2912 . . . 4 𝑦 𝑖𝑍 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘)
38 nfv 1994 . . . 4 𝑦(lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ
39 nfcv 2912 . . . . . 6 𝑥lim inf
40 nfcv 2912 . . . . . . . 8 𝑥𝑦
4116, 40nffv 6339 . . . . . . 7 𝑥((𝐹𝑘)‘𝑦)
426, 41nfmpt 4878 . . . . . 6 𝑥(𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦))
4339, 42nffv 6339 . . . . 5 𝑥(lim inf‘(𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦)))
44 nfcv 2912 . . . . 5 𝑥
4543, 44nfel 2925 . . . 4 𝑥(lim inf‘(𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦))) ∈ ℝ
46 nfv 1994 . . . . . . . 8 𝑚 𝑥 = 𝑦
47 fveq2 6332 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐹𝑚)‘𝑥) = ((𝐹𝑚)‘𝑦))
4847adantr 466 . . . . . . . 8 ((𝑥 = 𝑦𝑚𝑍) → ((𝐹𝑚)‘𝑥) = ((𝐹𝑚)‘𝑦))
4946, 48mpteq2da 4875 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥)) = (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑦)))
50 nfcv 2912 . . . . . . . . 9 𝑘((𝐹𝑚)‘𝑦)
51 nfcv 2912 . . . . . . . . . 10 𝑚𝑦
5228, 51nffv 6339 . . . . . . . . 9 𝑚((𝐹𝑘)‘𝑦)
5330fveq1d 6334 . . . . . . . . 9 (𝑚 = 𝑘 → ((𝐹𝑚)‘𝑦) = ((𝐹𝑘)‘𝑦))
5450, 52, 53cbvmpt 4881 . . . . . . . 8 (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑦)) = (𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦))
5554a1i 11 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑦)) = (𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦)))
5649, 55eqtrd 2804 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → (𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥)) = (𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦)))
5756fveq2d 6336 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))) = (lim inf‘(𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦))))
5857eleq1d 2834 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → ((lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ ↔ (lim inf‘(𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦))) ∈ ℝ))
5919, 37, 38, 45, 58cbvrab 3347 . . 3 {𝑥 𝑖𝑍 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘) ∣ (lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ} = {𝑦 𝑖𝑍 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘) ∣ (lim inf‘(𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦))) ∈ ℝ}
605, 36, 593eqtri 2796 . 2 𝐷 = {𝑦 𝑖𝑍 𝑘 ∈ (ℤ𝑖)dom (𝐹𝑘) ∣ (lim inf‘(𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦))) ∈ ℝ}
61 smfliminf.g . . 3 𝐺 = (𝑥𝐷 ↦ (lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))))
62 nfrab1 3270 . . . . 5 𝑥{𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ (ℤ𝑛)dom (𝐹𝑚) ∣ (lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥))) ∈ ℝ}
635, 62nfcxfr 2910 . . . 4 𝑥𝐷
64 nfcv 2912 . . . 4 𝑦𝐷
65 nfcv 2912 . . . 4 𝑦(lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥)))
6663, 64, 65, 43, 57cbvmptf 4880 . . 3 (𝑥𝐷 ↦ (lim inf‘(𝑚𝑍 ↦ ((𝐹𝑚)‘𝑥)))) = (𝑦𝐷 ↦ (lim inf‘(𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦))))
6761, 66eqtri 2792 . 2 𝐺 = (𝑦𝐷 ↦ (lim inf‘(𝑘𝑍 ↦ ((𝐹𝑘)‘𝑦))))
681, 2, 3, 4, 60, 67smfliminflem 41550 1 (𝜑𝐺 ∈ (SMblFn‘𝑆))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1630   ∈ wcel 2144  Ⅎwnfc 2899  {crab 3064  ∪ ciun 4652  ∩ ciin 4653   ↦ cmpt 4861  dom cdm 5249  ⟶wf 6027  ‘cfv 6031  ℝcr 10136  ℤcz 11578  ℤ≥cuz 11887  lim infclsi 40495  SAlgcsalg 41039  SMblFncsmblfn 41423 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1869  ax-4 1884  ax-5 1990  ax-6 2056  ax-7 2092  ax-8 2146  ax-9 2153  ax-10 2173  ax-11 2189  ax-12 2202  ax-13 2407  ax-ext 2750  ax-rep 4902  ax-sep 4912  ax-nul 4920  ax-pow 4971  ax-pr 5034  ax-un 7095  ax-inf2 8701  ax-cc 9458  ax-ac2 9486  ax-cnex 10193  ax-resscn 10194  ax-1cn 10195  ax-icn 10196  ax-addcl 10197  ax-addrcl 10198  ax-mulcl 10199  ax-mulrcl 10200  ax-mulcom 10201  ax-addass 10202  ax-mulass 10203  ax-distr 10204  ax-i2m1 10205  ax-1ne0 10206  ax-1rid 10207  ax-rnegex 10208  ax-rrecex 10209  ax-cnre 10210  ax-pre-lttri 10211  ax-pre-lttrn 10212  ax-pre-ltadd 10213  ax-pre-mulgt0 10214  ax-pre-sup 10215 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 827  df-3or 1071  df-3an 1072  df-tru 1633  df-ex 1852  df-nf 1857  df-sb 2049  df-eu 2621  df-mo 2622  df-clab 2757  df-cleq 2763  df-clel 2766  df-nfc 2901  df-ne 2943  df-nel 3046  df-ral 3065  df-rex 3066  df-reu 3067  df-rmo 3068  df-rab 3069  df-v 3351  df-sbc 3586  df-csb 3681  df-dif 3724  df-un 3726  df-in 3728  df-ss 3735  df-pss 3737  df-nul 4062  df-if 4224  df-pw 4297  df-sn 4315  df-pr 4317  df-tp 4319  df-op 4321  df-uni 4573  df-int 4610  df-iun 4654  df-iin 4655  df-br 4785  df-opab 4845  df-mpt 4862  df-tr 4885  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-se 5209  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-isom 6040  df-riota 6753  df-ov 6795  df-oprab 6796  df-mpt2 6797  df-om 7212  df-1st 7314  df-2nd 7315  df-wrecs 7558  df-recs 7620  df-rdg 7658  df-1o 7712  df-oadd 7716  df-omul 7717  df-er 7895  df-map 8010  df-pm 8011  df-en 8109  df-dom 8110  df-sdom 8111  df-fin 8112  df-sup 8503  df-inf 8504  df-oi 8570  df-card 8964  df-acn 8967  df-ac 9138  df-pnf 10277  df-mnf 10278  df-xr 10279  df-ltxr 10280  df-le 10281  df-sub 10469  df-neg 10470  df-div 10886  df-nn 11222  df-2 11280  df-3 11281  df-4 11282  df-n0 11494  df-z 11579  df-uz 11888  df-q 11991  df-rp 12035  df-xneg 12150  df-ioo 12383  df-ioc 12384  df-ico 12385  df-icc 12386  df-fz 12533  df-fzo 12673  df-fl 12800  df-ceil 12801  df-seq 13008  df-exp 13067  df-hash 13321  df-word 13494  df-concat 13496  df-s1 13497  df-s2 13801  df-s3 13802  df-s4 13803  df-cj 14046  df-re 14047  df-im 14048  df-sqrt 14182  df-abs 14183  df-limsup 14409  df-clim 14426  df-rlim 14427  df-rest 16290  df-topgen 16311  df-top 20918  df-bases 20970  df-liminf 40496  df-salg 41040  df-salgen 41044  df-smblfn 41424 This theorem is referenced by:  smfliminfmpt  41552
 Copyright terms: Public domain W3C validator