Metamath Proof Explorer


Theorem decsmflem

Description: A nonincreasing function is Borel measurable. Proposition 121D (c) of Fremlin1 p. 36 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021)

Ref Expression
Hypotheses decsmflem.x ⊢ Ⅎ x φ
decsmflem.y ⊢ Ⅎ y φ
decsmflem.a ⊢ φ → A ⊆ ℝ
decsmflem.f ⊢ φ → F : A ⟶ ℝ *
decsmflem.i ⊢ φ → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≤ y → F ⁡ y ≤ F ⁡ x
decsmflem.j ⊢ J = topGen ⁡ ran ⁡ .
decsmflem.b ⊢ B = SalGen ⁡ J
decsmflem.r ⊢ φ → R ∈ ℝ *
decsmflem.l ⊢ Y = x ∈ A | R < F ⁡ x
decsmflem.c ⊢ C = sup Y ℝ * <
decsmflem.d ⊢ D = −∞ C
decsmflem.e ⊢ E = −∞ C
Assertion decsmflem ⊢ φ → ∃ b ∈ B Y = b ∩ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 decsmflem.x ⊢ Ⅎ x φ
2 decsmflem.y ⊢ Ⅎ y φ
3 decsmflem.a ⊢ φ → A ⊆ ℝ
4 decsmflem.f ⊢ φ → F : A ⟶ ℝ *
5 decsmflem.i ⊢ φ → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≤ y → F ⁡ y ≤ F ⁡ x
6 decsmflem.j ⊢ J = topGen ⁡ ran ⁡ .
7 decsmflem.b ⊢ B = SalGen ⁡ J
8 decsmflem.r ⊢ φ → R ∈ ℝ *
9 decsmflem.l ⊢ Y = x ∈ A | R < F ⁡ x
10 decsmflem.c ⊢ C = sup Y ℝ * <
11 decsmflem.d ⊢ D = −∞ C
12 decsmflem.e ⊢ E = −∞ C
13 mnfxr ⊢ −∞ ∈ ℝ *
14 13 a1i ⊢ φ ∧ C ∈ Y → −∞ ∈ ℝ *
15 ssrab2 ⊢ x ∈ A | R < F ⁡ x ⊆ A
16 9 15 eqsstri ⊢ Y ⊆ A
17 16 a1i ⊢ φ → Y ⊆ A
18 17 3 sstrd ⊢ φ → Y ⊆ ℝ
19 18 sselda ⊢ φ ∧ C ∈ Y → C ∈ ℝ
20 14 19 6 7 iocborel ⊢ φ ∧ C ∈ Y → −∞ C ∈ B
21 12 20 eqeltrid ⊢ φ ∧ C ∈ Y → E ∈ B
22 nfrab1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ A | R < F ⁡ x
23 9 22 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x Y
24 nfcv ⊢ Ⅎ _ x ℝ *
25 nfcv ⊢ Ⅎ _ x <
26 23 24 25 nfsup ⊢ Ⅎ _ x sup Y ℝ * <
27 10 26 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x C
28 27 23 nfel ⊢ Ⅎ x C ∈ Y
29 1 28 nfan ⊢ Ⅎ x φ ∧ C ∈ Y
30 3 adantr ⊢ φ ∧ C ∈ Y → A ⊆ ℝ
31 4 adantr ⊢ φ ∧ C ∈ Y → F : A ⟶ ℝ *
32 5 adantr ⊢ φ ∧ C ∈ Y → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≤ y → F ⁡ y ≤ F ⁡ x
33 8 adantr ⊢ φ ∧ C ∈ Y → R ∈ ℝ *
34 simpr ⊢ φ ∧ C ∈ Y → C ∈ Y
35 29 30 31 32 33 9 10 34 12 pimdecfgtioc ⊢ φ ∧ C ∈ Y → Y = E ∩ A
36 ineq1 ⊢ b = E → b ∩ A = E ∩ A
37 36 rspceeqv ⊢ E ∈ B ∧ Y = E ∩ A → ∃ b ∈ B Y = b ∩ A
38 21 35 37 syl2anc ⊢ φ ∧ C ∈ Y → ∃ b ∈ B Y = b ∩ A
39 6 7 iooborel ⊢ −∞ C ∈ B
40 11 39 eqeltri ⊢ D ∈ B
41 40 a1i ⊢ φ → D ∈ B
42 41 adantr ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Y → D ∈ B
43 28 nfn ⊢ Ⅎ x ¬ C ∈ Y
44 1 43 nfan ⊢ Ⅎ x φ ∧ ¬ C ∈ Y
45 nfv ⊢ Ⅎ y ¬ C ∈ Y
46 2 45 nfan ⊢ Ⅎ y φ ∧ ¬ C ∈ Y
47 3 adantr ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Y → A ⊆ ℝ
48 4 adantr ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Y → F : A ⟶ ℝ *
49 5 adantr ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Y → ∀ x ∈ A ∀ y ∈ A x ≤ y → F ⁡ y ≤ F ⁡ x
50 8 adantr ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Y → R ∈ ℝ *
51 simpr ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Y → ¬ C ∈ Y
52 44 46 47 48 49 50 9 10 51 11 pimdecfgtioo ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Y → Y = D ∩ A
53 ineq1 ⊢ b = D → b ∩ A = D ∩ A
54 53 rspceeqv ⊢ D ∈ B ∧ Y = D ∩ A → ∃ b ∈ B Y = b ∩ A
55 42 52 54 syl2anc ⊢ φ ∧ ¬ C ∈ Y → ∃ b ∈ B Y = b ∩ A
56 38 55 pm2.61dan ⊢ φ → ∃ b ∈ B Y = b ∩ A