Metamath Proof Explorer


Theorem ismbf3d

Description: Simplified form of ismbfd . (Contributed by Mario Carneiro, 18-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses ismbf3d.1 ⊢ φ → F : A ⟶ ℝ
ismbf3d.2 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → F -1 x +∞ ∈ dom ⁡ vol
Assertion ismbf3d ⊢ φ → F ∈ MblFn

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ismbf3d.1 ⊢ φ → F : A ⟶ ℝ
2 ismbf3d.2 ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → F -1 x +∞ ∈ dom ⁡ vol
3 fimacnv ⊢ F : A ⟶ ℝ → F -1 ℝ = A
4 1 3 syl ⊢ φ → F -1 ℝ = A
5 imaiun ⊢ F -1 ⋃ y ∈ ℕ − y +∞ = ⋃ y ∈ ℕ F -1 − y +∞
6 ioossre ⊢ − y +∞ ⊆ ℝ
7 6 rgenw ⊢ ∀ y ∈ ℕ − y +∞ ⊆ ℝ
8 iunss ⊢ ⋃ y ∈ ℕ − y +∞ ⊆ ℝ ↔ ∀ y ∈ ℕ − y +∞ ⊆ ℝ
9 7 8 mpbir ⊢ ⋃ y ∈ ℕ − y +∞ ⊆ ℝ
10 renegcl ⊢ z ∈ ℝ → − z ∈ ℝ
11 arch ⊢ − z ∈ ℝ → ∃ y ∈ ℕ − z < y
12 10 11 syl ⊢ z ∈ ℝ → ∃ y ∈ ℕ − z < y
13 simpl ⊢ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → z ∈ ℝ
14 13 biantrurd ⊢ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → − y < z ↔ z ∈ ℝ ∧ − y < z
15 nnre ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℝ
16 ltnegcon1 ⊢ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℝ → − z < y ↔ − y < z
17 15 16 sylan2 ⊢ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → − z < y ↔ − y < z
18 15 adantl ⊢ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → y ∈ ℝ
19 18 renegcld ⊢ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → − y ∈ ℝ
20 19 rexrd ⊢ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → − y ∈ ℝ *
21 elioopnf ⊢ − y ∈ ℝ * → z ∈ − y +∞ ↔ z ∈ ℝ ∧ − y < z
22 20 21 syl ⊢ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → z ∈ − y +∞ ↔ z ∈ ℝ ∧ − y < z
23 14 17 22 3bitr4d ⊢ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → − z < y ↔ z ∈ − y +∞
24 23 rexbidva ⊢ z ∈ ℝ → ∃ y ∈ ℕ − z < y ↔ ∃ y ∈ ℕ z ∈ − y +∞
25 12 24 mpbid ⊢ z ∈ ℝ → ∃ y ∈ ℕ z ∈ − y +∞
26 eliun ⊢ z ∈ ⋃ y ∈ ℕ − y +∞ ↔ ∃ y ∈ ℕ z ∈ − y +∞
27 25 26 sylibr ⊢ z ∈ ℝ → z ∈ ⋃ y ∈ ℕ − y +∞
28 27 ssriv ⊢ ℝ ⊆ ⋃ y ∈ ℕ − y +∞
29 9 28 eqssi ⊢ ⋃ y ∈ ℕ − y +∞ = ℝ
30 29 imaeq2i ⊢ F -1 ⋃ y ∈ ℕ − y +∞ = F -1 ℝ
31 5 30 eqtr3i ⊢ ⋃ y ∈ ℕ F -1 − y +∞ = F -1 ℝ
32 2 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ F -1 x +∞ ∈ dom ⁡ vol
33 15 renegcld ⊢ y ∈ ℕ → − y ∈ ℝ
34 oveq1 ⊢ x = − y → x +∞ = − y +∞
35 34 imaeq2d ⊢ x = − y → F -1 x +∞ = F -1 − y +∞
36 35 eleq1d ⊢ x = − y → F -1 x +∞ ∈ dom ⁡ vol ↔ F -1 − y +∞ ∈ dom ⁡ vol
37 36 rspccva ⊢ ∀ x ∈ ℝ F -1 x +∞ ∈ dom ⁡ vol ∧ − y ∈ ℝ → F -1 − y +∞ ∈ dom ⁡ vol
38 32 33 37 syl2an ⊢ φ ∧ y ∈ ℕ → F -1 − y +∞ ∈ dom ⁡ vol
39 38 ralrimiva ⊢ φ → ∀ y ∈ ℕ F -1 − y +∞ ∈ dom ⁡ vol
40 iunmbl ⊢ ∀ y ∈ ℕ F -1 − y +∞ ∈ dom ⁡ vol → ⋃ y ∈ ℕ F -1 − y +∞ ∈ dom ⁡ vol
41 39 40 syl ⊢ φ → ⋃ y ∈ ℕ F -1 − y +∞ ∈ dom ⁡ vol
42 31 41 eqeltrrid ⊢ φ → F -1 ℝ ∈ dom ⁡ vol
43 4 42 eqeltrrd ⊢ φ → A ∈ dom ⁡ vol
44 imaiun ⊢ F -1 ⋃ y ∈ ℕ −∞ z − 1 y = ⋃ y ∈ ℕ F -1 −∞ z − 1 y
45 eliun ⊢ x ∈ ⋃ y ∈ ℕ −∞ z − 1 y ↔ ∃ y ∈ ℕ x ∈ −∞ z − 1 y
46 3simpb ⊢ x ∈ ℝ ∧ −∞ < x ∧ x ≤ z − 1 y → x ∈ ℝ ∧ x ≤ z − 1 y
47 simplr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ∈ ℝ → z ∈ ℝ
48 nnrp ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℝ +
49 48 ad2antrl ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ∈ ℝ → y ∈ ℝ +
50 49 rpreccld ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ∈ ℝ → 1 y ∈ ℝ +
51 47 50 ltsubrpd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ∈ ℝ → z − 1 y < z
52 simprr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ∈ ℝ → x ∈ ℝ
53 simpr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → z ∈ ℝ
54 nnrecre ⊢ y ∈ ℕ → 1 y ∈ ℝ
55 resubcl ⊢ z ∈ ℝ ∧ 1 y ∈ ℝ → z − 1 y ∈ ℝ
56 53 54 55 syl2an ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → z − 1 y ∈ ℝ
57 56 adantrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ∈ ℝ → z − 1 y ∈ ℝ
58 lelttr ⊢ x ∈ ℝ ∧ z − 1 y ∈ ℝ ∧ z ∈ ℝ → x ≤ z − 1 y ∧ z − 1 y < z → x < z
59 52 57 47 58 syl3anc ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ∈ ℝ → x ≤ z − 1 y ∧ z − 1 y < z → x < z
60 51 59 mpan2d ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ∈ ℝ → x ≤ z − 1 y → x < z
61 60 anassrs ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ ∧ x ∈ ℝ → x ≤ z − 1 y → x < z
62 61 imdistanda ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → x ∈ ℝ ∧ x ≤ z − 1 y → x ∈ ℝ ∧ x < z
63 46 62 syl5 ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → x ∈ ℝ ∧ −∞ < x ∧ x ≤ z − 1 y → x ∈ ℝ ∧ x < z
64 mnfxr ⊢ −∞ ∈ ℝ *
65 elioc2 ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ z − 1 y ∈ ℝ → x ∈ −∞ z − 1 y ↔ x ∈ ℝ ∧ −∞ < x ∧ x ≤ z − 1 y
66 64 56 65 sylancr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → x ∈ −∞ z − 1 y ↔ x ∈ ℝ ∧ −∞ < x ∧ x ≤ z − 1 y
67 rexr ⊢ z ∈ ℝ → z ∈ ℝ *
68 67 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → z ∈ ℝ *
69 elioomnf ⊢ z ∈ ℝ * → x ∈ −∞ z ↔ x ∈ ℝ ∧ x < z
70 68 69 syl ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → x ∈ −∞ z ↔ x ∈ ℝ ∧ x < z
71 70 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → x ∈ −∞ z ↔ x ∈ ℝ ∧ x < z
72 63 66 71 3imtr4d ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → x ∈ −∞ z − 1 y → x ∈ −∞ z
73 72 rexlimdva ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → ∃ y ∈ ℕ x ∈ −∞ z − 1 y → x ∈ −∞ z
74 73 70 sylibd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → ∃ y ∈ ℕ x ∈ −∞ z − 1 y → x ∈ ℝ ∧ x < z
75 simprl ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z → x ∈ ℝ
76 75 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z ∧ y ∈ ℕ ∧ 1 y < z − x → x ∈ ℝ
77 76 mnfltd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z ∧ y ∈ ℕ ∧ 1 y < z − x → −∞ < x
78 56 ad2ant2r ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z ∧ y ∈ ℕ ∧ 1 y < z − x → z − 1 y ∈ ℝ
79 54 ad2antrl ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z ∧ y ∈ ℕ ∧ 1 y < z − x → 1 y ∈ ℝ
80 simplr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z → z ∈ ℝ
81 80 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z ∧ y ∈ ℕ ∧ 1 y < z − x → z ∈ ℝ
82 simprr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z ∧ y ∈ ℕ ∧ 1 y < z − x → 1 y < z − x
83 79 81 76 82 ltsub13d ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z ∧ y ∈ ℕ ∧ 1 y < z − x → x < z − 1 y
84 76 78 83 ltled ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z ∧ y ∈ ℕ ∧ 1 y < z − x → x ≤ z − 1 y
85 66 ad2ant2r ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z ∧ y ∈ ℕ ∧ 1 y < z − x → x ∈ −∞ z − 1 y ↔ x ∈ ℝ ∧ −∞ < x ∧ x ≤ z − 1 y
86 76 77 84 85 mpbir3and ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z ∧ y ∈ ℕ ∧ 1 y < z − x → x ∈ −∞ z − 1 y
87 80 75 resubcld ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z → z − x ∈ ℝ
88 simprr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z → x < z
89 75 80 posdifd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z → x < z ↔ 0 < z − x
90 88 89 mpbid ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z → 0 < z − x
91 nnrecl ⊢ z − x ∈ ℝ ∧ 0 < z − x → ∃ y ∈ ℕ 1 y < z − x
92 87 90 91 syl2anc ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z → ∃ y ∈ ℕ 1 y < z − x
93 86 92 reximddv ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ x ∈ ℝ ∧ x < z → ∃ y ∈ ℕ x ∈ −∞ z − 1 y
94 93 ex ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → x ∈ ℝ ∧ x < z → ∃ y ∈ ℕ x ∈ −∞ z − 1 y
95 74 94 impbid ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → ∃ y ∈ ℕ x ∈ −∞ z − 1 y ↔ x ∈ ℝ ∧ x < z
96 95 70 bitr4d ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → ∃ y ∈ ℕ x ∈ −∞ z − 1 y ↔ x ∈ −∞ z
97 45 96 bitrid ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → x ∈ ⋃ y ∈ ℕ −∞ z − 1 y ↔ x ∈ −∞ z
98 97 eqrdv ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → ⋃ y ∈ ℕ −∞ z − 1 y = −∞ z
99 98 imaeq2d ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → F -1 ⋃ y ∈ ℕ −∞ z − 1 y = F -1 −∞ z
100 44 99 eqtr3id ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → ⋃ y ∈ ℕ F -1 −∞ z − 1 y = F -1 −∞ z
101 1 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → F : A ⟶ ℝ
102 ffun ⊢ F : A ⟶ ℝ → Fun ⁡ F
103 funcnvcnv ⊢ Fun ⁡ F → Fun ⁡ F -1 -1
104 imadif ⊢ Fun ⁡ F -1 -1 → F -1 ℝ ∖ z − 1 y +∞ = F -1 ℝ ∖ F -1 z − 1 y +∞
105 101 102 103 104 4syl ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → F -1 ℝ ∖ z − 1 y +∞ = F -1 ℝ ∖ F -1 z − 1 y +∞
106 64 a1i ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → −∞ ∈ ℝ *
107 56 rexrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → z − 1 y ∈ ℝ *
108 pnfxr ⊢ +∞ ∈ ℝ *
109 108 a1i ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → +∞ ∈ ℝ *
110 56 mnfltd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → −∞ < z − 1 y
111 56 ltpnfd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → z − 1 y < +∞
112 df-ioc ⊢ . = u ∈ ℝ * , v ∈ ℝ * ⟼ w ∈ ℝ * | u < w ∧ w ≤ v
113 df-ioo ⊢ . = u ∈ ℝ * , v ∈ ℝ * ⟼ w ∈ ℝ * | u < w ∧ w < v
114 xrltnle ⊢ z − 1 y ∈ ℝ * ∧ x ∈ ℝ * → z − 1 y < x ↔ ¬ x ≤ z − 1 y
115 xrlelttr ⊢ x ∈ ℝ * ∧ z − 1 y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * → x ≤ z − 1 y ∧ z − 1 y < +∞ → x < +∞
116 xrlttr ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ z − 1 y ∈ ℝ * ∧ x ∈ ℝ * → −∞ < z − 1 y ∧ z − 1 y < x → −∞ < x
117 112 113 114 113 115 116 ixxun ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ z − 1 y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * ∧ −∞ < z − 1 y ∧ z − 1 y < +∞ → −∞ z − 1 y ∪ z − 1 y +∞ = −∞ +∞
118 106 107 109 110 111 117 syl32anc ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → −∞ z − 1 y ∪ z − 1 y +∞ = −∞ +∞
119 uncom ⊢ −∞ z − 1 y ∪ z − 1 y +∞ = z − 1 y +∞ ∪ −∞ z − 1 y
120 ioomax ⊢ −∞ +∞ = ℝ
121 118 119 120 3eqtr3g ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → z − 1 y +∞ ∪ −∞ z − 1 y = ℝ
122 ioossre ⊢ z − 1 y +∞ ⊆ ℝ
123 incom ⊢ z − 1 y +∞ ∩ −∞ z − 1 y = −∞ z − 1 y ∩ z − 1 y +∞
124 112 113 114 ixxdisj ⊢ −∞ ∈ ℝ * ∧ z − 1 y ∈ ℝ * ∧ +∞ ∈ ℝ * → −∞ z − 1 y ∩ z − 1 y +∞ = ∅
125 64 108 124 mp3an13 ⊢ z − 1 y ∈ ℝ * → −∞ z − 1 y ∩ z − 1 y +∞ = ∅
126 107 125 syl ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → −∞ z − 1 y ∩ z − 1 y +∞ = ∅
127 123 126 eqtrid ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → z − 1 y +∞ ∩ −∞ z − 1 y = ∅
128 uneqdifeq ⊢ z − 1 y +∞ ⊆ ℝ ∧ z − 1 y +∞ ∩ −∞ z − 1 y = ∅ → z − 1 y +∞ ∪ −∞ z − 1 y = ℝ ↔ ℝ ∖ z − 1 y +∞ = −∞ z − 1 y
129 122 127 128 sylancr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → z − 1 y +∞ ∪ −∞ z − 1 y = ℝ ↔ ℝ ∖ z − 1 y +∞ = −∞ z − 1 y
130 121 129 mpbid ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → ℝ ∖ z − 1 y +∞ = −∞ z − 1 y
131 130 imaeq2d ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → F -1 ℝ ∖ z − 1 y +∞ = F -1 −∞ z − 1 y
132 105 131 eqtr3d ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → F -1 ℝ ∖ F -1 z − 1 y +∞ = F -1 −∞ z − 1 y
133 42 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → F -1 ℝ ∈ dom ⁡ vol
134 oveq1 ⊢ x = z − 1 y → x +∞ = z − 1 y +∞
135 134 imaeq2d ⊢ x = z − 1 y → F -1 x +∞ = F -1 z − 1 y +∞
136 135 eleq1d ⊢ x = z − 1 y → F -1 x +∞ ∈ dom ⁡ vol ↔ F -1 z − 1 y +∞ ∈ dom ⁡ vol
137 32 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → ∀ x ∈ ℝ F -1 x +∞ ∈ dom ⁡ vol
138 136 137 56 rspcdva ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → F -1 z − 1 y +∞ ∈ dom ⁡ vol
139 difmbl ⊢ F -1 ℝ ∈ dom ⁡ vol ∧ F -1 z − 1 y +∞ ∈ dom ⁡ vol → F -1 ℝ ∖ F -1 z − 1 y +∞ ∈ dom ⁡ vol
140 133 138 139 syl2anc ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → F -1 ℝ ∖ F -1 z − 1 y +∞ ∈ dom ⁡ vol
141 132 140 eqeltrrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ ∧ y ∈ ℕ → F -1 −∞ z − 1 y ∈ dom ⁡ vol
142 141 ralrimiva ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → ∀ y ∈ ℕ F -1 −∞ z − 1 y ∈ dom ⁡ vol
143 iunmbl ⊢ ∀ y ∈ ℕ F -1 −∞ z − 1 y ∈ dom ⁡ vol → ⋃ y ∈ ℕ F -1 −∞ z − 1 y ∈ dom ⁡ vol
144 142 143 syl ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → ⋃ y ∈ ℕ F -1 −∞ z − 1 y ∈ dom ⁡ vol
145 100 144 eqeltrrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℝ → F -1 −∞ z ∈ dom ⁡ vol
146 145 ralrimiva ⊢ φ → ∀ z ∈ ℝ F -1 −∞ z ∈ dom ⁡ vol
147 oveq2 ⊢ z = x → −∞ z = −∞ x
148 147 imaeq2d ⊢ z = x → F -1 −∞ z = F -1 −∞ x
149 148 eleq1d ⊢ z = x → F -1 −∞ z ∈ dom ⁡ vol ↔ F -1 −∞ x ∈ dom ⁡ vol
150 149 cbvralvw ⊢ ∀ z ∈ ℝ F -1 −∞ z ∈ dom ⁡ vol ↔ ∀ x ∈ ℝ F -1 −∞ x ∈ dom ⁡ vol
151 146 150 sylib ⊢ φ → ∀ x ∈ ℝ F -1 −∞ x ∈ dom ⁡ vol
152 151 r19.21bi ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → F -1 −∞ x ∈ dom ⁡ vol
153 1 43 2 152 ismbf2d ⊢ φ → F ∈ MblFn