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Theorem ismbfd

Description: Deduction to prove measurability of a real function. The third hypothesis is not necessary, but the proof of this requires countable choice, so we derive this separately as ismbf3d . (Contributed by Mario Carneiro, 18-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses ismbfd.1 φ F : A
ismbfd.2 φ x * F -1 x +∞ dom vol
ismbfd.3 φ x * F -1 −∞ x dom vol
Assertion ismbfd φ F MblFn

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ismbfd.1 φ F : A
2 ismbfd.2 φ x * F -1 x +∞ dom vol
3 ismbfd.3 φ x * F -1 −∞ x dom vol
4 ioof . : * × * 𝒫
5 ffn . : * × * 𝒫 . Fn * × *
6 ovelrn . Fn * × * z ran . x * y * z = x y
7 4 5 6 mp2b z ran . x * y * z = x y
8 simprl φ x * y * x *
9 pnfxr +∞ *
10 9 a1i φ x * y * +∞ *
11 mnfxr −∞ *
12 11 a1i φ x * y * −∞ *
13 simprr φ x * y * y *
14 iooin x * +∞ * −∞ * y * x +∞ −∞ y = if x −∞ −∞ x if +∞ y +∞ y
15 8 10 12 13 14 syl22anc φ x * y * x +∞ −∞ y = if x −∞ −∞ x if +∞ y +∞ y
16 ifcl −∞ * x * if x −∞ −∞ x *
17 11 8 16 sylancr φ x * y * if x −∞ −∞ x *
18 mnfle x * −∞ x
19 xrleid x * x x
20 breq1 −∞ = if x −∞ −∞ x −∞ x if x −∞ −∞ x x
21 breq1 x = if x −∞ −∞ x x x if x −∞ −∞ x x
22 20 21 ifboth −∞ x x x if x −∞ −∞ x x
23 18 19 22 syl2anc x * if x −∞ −∞ x x
24 23 ad2antrl φ x * y * if x −∞ −∞ x x
25 xrmax1 x * −∞ * x if x −∞ −∞ x
26 8 11 25 sylancl φ x * y * x if x −∞ −∞ x
27 17 8 24 26 xrletrid φ x * y * if x −∞ −∞ x = x
28 ifcl +∞ * y * if +∞ y +∞ y *
29 9 13 28 sylancr φ x * y * if +∞ y +∞ y *
30 xrmin2 +∞ * y * if +∞ y +∞ y y
31 9 13 30 sylancr φ x * y * if +∞ y +∞ y y
32 pnfge y * y +∞
33 xrleid y * y y
34 breq2 +∞ = if +∞ y +∞ y y +∞ y if +∞ y +∞ y
35 breq2 y = if +∞ y +∞ y y y y if +∞ y +∞ y
36 34 35 ifboth y +∞ y y y if +∞ y +∞ y
37 32 33 36 syl2anc y * y if +∞ y +∞ y
38 37 ad2antll φ x * y * y if +∞ y +∞ y
39 29 13 31 38 xrletrid φ x * y * if +∞ y +∞ y = y
40 27 39 oveq12d φ x * y * if x −∞ −∞ x if +∞ y +∞ y = x y
41 15 40 eqtrd φ x * y * x +∞ −∞ y = x y
42 41 imaeq2d φ x * y * F -1 x +∞ −∞ y = F -1 x y
43 1 adantr φ x * y * F : A
44 43 ffund φ x * y * Fun F
45 inpreima Fun F F -1 x +∞ −∞ y = F -1 x +∞ F -1 −∞ y
46 44 45 syl φ x * y * F -1 x +∞ −∞ y = F -1 x +∞ F -1 −∞ y
47 42 46 eqtr3d φ x * y * F -1 x y = F -1 x +∞ F -1 −∞ y
48 2 adantrr φ x * y * F -1 x +∞ dom vol
49 3 ralrimiva φ x * F -1 −∞ x dom vol
50 oveq2 x = y −∞ x = −∞ y
51 50 imaeq2d x = y F -1 −∞ x = F -1 −∞ y
52 51 eleq1d x = y F -1 −∞ x dom vol F -1 −∞ y dom vol
53 52 rspccva x * F -1 −∞ x dom vol y * F -1 −∞ y dom vol
54 49 53 sylan φ y * F -1 −∞ y dom vol
55 54 adantrl φ x * y * F -1 −∞ y dom vol
56 inmbl F -1 x +∞ dom vol F -1 −∞ y dom vol F -1 x +∞ F -1 −∞ y dom vol
57 48 55 56 syl2anc φ x * y * F -1 x +∞ F -1 −∞ y dom vol
58 47 57 eqeltrd φ x * y * F -1 x y dom vol
59 imaeq2 z = x y F -1 z = F -1 x y
60 59 eleq1d z = x y F -1 z dom vol F -1 x y dom vol
61 58 60 syl5ibrcom φ x * y * z = x y F -1 z dom vol
62 61 rexlimdvva φ x * y * z = x y F -1 z dom vol
63 7 62 syl5bi φ z ran . F -1 z dom vol
64 63 ralrimiv φ z ran . F -1 z dom vol
65 ismbf F : A F MblFn z ran . F -1 z dom vol
66 1 65 syl φ F MblFn z ran . F -1 z dom vol
67 64 66 mpbird φ F MblFn