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Theorem fsupdm

Description: The domain of the sup function is defined in Proposition 121F (b) of Fremlin1, p. 38. Note that this definition of the sup function is quite general, as it does not require the original functions to be sigma-measurable, and it could be applied to uncountable sets of functions. The equality proved here is part of the proof of the fourth statement of Proposition 121H in Fremlin1, p. 39. (Contributed by Glauco Siliprandi, 24-Jan-2025)

Ref Expression
Hypotheses fsupdm.1 nφ
fsupdm.2 xφ
fsupdm.3 mφ
fsupdm.4 _xF
fsupdm.5 φnZFn:domFn*
fsupdm.6 D=xnZdomFn|ynZFnxy
fsupdm.7 H=nZmxdomFn|Fnx<m
Assertion fsupdm φD=mnZHnm

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fsupdm.1 nφ
2 fsupdm.2 xφ
3 fsupdm.3 mφ
4 fsupdm.4 _xF
5 fsupdm.5 φnZFn:domFn*
6 fsupdm.6 D=xnZdomFn|ynZFnxy
7 fsupdm.7 H=nZmxdomFn|Fnx<m
8 nfcv _x
9 nfcv _xZ
10 nfrab1 _xxdomFn|Fnx<m
11 8 10 nfmpt _xmxdomFn|Fnx<m
12 9 11 nfmpt _xnZmxdomFn|Fnx<m
13 7 12 nfcxfr _xH
14 nfcv _xn
15 13 14 nffv _xHn
16 nfcv _xm
17 15 16 nffv _xHnm
18 9 17 nfiin _xnZHnm
19 8 18 nfiun _xmnZHnm
20 nfv mxnZdomFn
21 3 20 nfan mφxnZdomFn
22 nfv my
23 21 22 nfan mφxnZdomFny
24 nfv mnZFnxy
25 23 24 nfan mφxnZdomFnynZFnxy
26 nfii1 _nnZdomFn
27 26 nfcri nxnZdomFn
28 1 27 nfan nφxnZdomFn
29 nfv ny
30 28 29 nfan nφxnZdomFny
31 nfra1 nnZFnxy
32 30 31 nfan nφxnZdomFnynZFnxy
33 nfv nm
34 nfv ny<m
35 32 33 34 nf3an nφxnZdomFnynZFnxymy<m
36 vex xV
37 36 a1i φxnZdomFnynZFnxymy<mxV
38 simp-4r φxnZdomFnynZFnxynZxnZdomFn
39 38 3ad2antl1 φxnZdomFnynZFnxymy<mnZxnZdomFn
40 simpr φxnZdomFnynZFnxymy<mnZnZ
41 eliinid xnZdomFnnZxdomFn
42 39 40 41 syl2anc φxnZdomFnynZFnxymy<mnZxdomFn
43 simp-4l φxnZdomFnynZFnxynZφ
44 43 3ad2antl1 φxnZdomFnynZFnxymy<mnZφ
45 44 40 5 syl2anc φxnZdomFnynZFnxymy<mnZFn:domFn*
46 45 42 ffvelcdmd φxnZdomFnynZFnxymy<mnZFnx*
47 simpllr φxnZdomFnynZFnxynZy
48 47 rexrd φxnZdomFnynZFnxynZy*
49 48 3ad2antl1 φxnZdomFnynZFnxymy<mnZy*
50 simpl2 φxnZdomFnynZFnxymy<mnZm
51 50 nnxrd φxnZdomFnynZFnxymy<mnZm*
52 simpl1r φxnZdomFnynZFnxymy<mnZnZFnxy
53 rspa nZFnxynZFnxy
54 52 40 53 syl2anc φxnZdomFnynZFnxymy<mnZFnxy
55 simpl3 φxnZdomFnynZFnxymy<mnZy<m
56 46 49 51 54 55 xrlelttrd φxnZdomFnynZFnxymy<mnZFnx<m
57 42 56 rabidd φxnZdomFnynZFnxymy<mnZxxdomFn|Fnx<m
58 trud nZ
59 id nZnZ
60 nfcv _nZ
61 nnex V
62 61 mptex mxdomFn|Fnx<mV
63 62 a1i nZmxdomFn|Fnx<mV
64 60 7 63 fvmpt2df nZHn=mxdomFn|Fnx<m
65 58 59 64 syl2anc nZHn=mxdomFn|Fnx<m
66 4 14 nffv _xFn
67 66 nfdm _xdomFn
68 fvex FnV
69 68 dmex domFnV
70 67 69 rabexf xdomFn|Fnx<mV
71 70 a1i nZmxdomFn|Fnx<mV
72 65 71 fvmpt2d nZmHnm=xdomFn|Fnx<m
73 72 eqcomd nZmxdomFn|Fnx<m=Hnm
74 40 50 73 syl2anc φxnZdomFnynZFnxymy<mnZxdomFn|Fnx<m=Hnm
75 57 74 eleqtrd φxnZdomFnynZFnxymy<mnZxHnm
76 35 37 75 eliind2 φxnZdomFnynZFnxymy<mxnZHnm
77 arch ymy<m
78 77 ad2antlr φxnZdomFnynZFnxymy<m
79 25 76 78 reximdd φxnZdomFnynZFnxymxnZHnm
80 79 rexlimdva2 φxnZdomFnynZFnxymxnZHnm
81 80 3impia φxnZdomFnynZFnxymxnZHnm
82 eliun xmnZHnmmxnZHnm
83 81 82 sylibr φxnZdomFnynZFnxyxmnZHnm
84 2 19 83 rabssd φxnZdomFn|ynZFnxymnZHnm
85 6 84 eqsstrid φDmnZHnm
86 nfcv _mD
87 nfv xm
88 2 87 nfan xφm
89 nfrab1 _xxnZdomFn|ynZFnxy
90 6 89 nfcxfr _xD
91 1 33 nfan nφm
92 nfii1 _nnZHnm
93 92 nfcri nxnZHnm
94 91 93 nfan nφmxnZHnm
95 36 a1i φmxnZHnmxV
96 eliinid xnZHnmnZxHnm
97 96 adantll φmxnZHnmnZxHnm
98 simpr φmxnZHnmnZnZ
99 simpllr φmxnZHnmnZm
100 98 99 72 syl2anc φmxnZHnmnZHnm=xdomFn|Fnx<m
101 97 100 eleqtrd φmxnZHnmnZxxdomFn|Fnx<m
102 rabidim1 xxdomFn|Fnx<mxdomFn
103 101 102 syl φmxnZHnmnZxdomFn
104 94 95 103 eliind2 φmxnZHnmxnZdomFn
105 nnre mm
106 105 ad2antlr φmxnZHnmm
107 breq2 y=mFnxyFnxm
108 107 ralbidv y=mnZFnxynZFnxm
109 108 adantl φmxnZHnmy=mnZFnxynZFnxm
110 simplll φmxnZHnmnZφ
111 5 3adant3 φnZxdomFnFn:domFn*
112 simp3 φnZxdomFnxdomFn
113 111 112 ffvelcdmd φnZxdomFnFnx*
114 110 98 103 113 syl3anc φmxnZHnmnZFnx*
115 99 nnxrd φmxnZHnmnZm*
116 rabidim2 xxdomFn|Fnx<mFnx<m
117 101 116 syl φmxnZHnmnZFnx<m
118 114 115 117 xrltled φmxnZHnmnZFnxm
119 94 118 ralrimia φmxnZHnmnZFnxm
120 106 109 119 rspcedvd φmxnZHnmynZFnxy
121 104 120 rabidd φmxnZHnmxxnZdomFn|ynZFnxy
122 121 6 eleqtrrdi φmxnZHnmxD
123 88 18 90 122 ssdf2 φmnZHnmD
124 3 86 123 iunssdf φmnZHnmD
125 85 124 eqssd φD=mnZHnm