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Theorem mbfadd

Description: The sum of two measurable functions is measurable. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses mbfadd.1 ⊢ φ → F ∈ MblFn
mbfadd.2 ⊢ φ → G ∈ MblFn
Assertion mbfadd ⊢ φ → F + f G ∈ MblFn

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mbfadd.1 ⊢ φ → F ∈ MblFn
2 mbfadd.2 ⊢ φ → G ∈ MblFn
3 mbff ⊢ F ∈ MblFn → F : dom ⁡ F ⟶ ℂ
4 1 3 syl ⊢ φ → F : dom ⁡ F ⟶ ℂ
5 4 ffnd ⊢ φ → F Fn dom ⁡ F
6 mbff ⊢ G ∈ MblFn → G : dom ⁡ G ⟶ ℂ
7 2 6 syl ⊢ φ → G : dom ⁡ G ⟶ ℂ
8 7 ffnd ⊢ φ → G Fn dom ⁡ G
9 mbfdm ⊢ F ∈ MblFn → dom ⁡ F ∈ dom ⁡ vol
10 1 9 syl ⊢ φ → dom ⁡ F ∈ dom ⁡ vol
11 mbfdm ⊢ G ∈ MblFn → dom ⁡ G ∈ dom ⁡ vol
12 2 11 syl ⊢ φ → dom ⁡ G ∈ dom ⁡ vol
13 eqid ⊢ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G = dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G
14 eqidd ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F → F ⁡ x = F ⁡ x
15 eqidd ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ G → G ⁡ x = G ⁡ x
16 5 8 10 12 13 14 15 offval ⊢ φ → F + f G = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x + G ⁡ x
17 elinel1 ⊢ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → x ∈ dom ⁡ F
18 ffvelcdm ⊢ F : dom ⁡ F ⟶ ℂ ∧ x ∈ dom ⁡ F → F ⁡ x ∈ ℂ
19 4 17 18 syl2an ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → F ⁡ x ∈ ℂ
20 elinel2 ⊢ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → x ∈ dom ⁡ G
21 ffvelcdm ⊢ G : dom ⁡ G ⟶ ℂ ∧ x ∈ dom ⁡ G → G ⁡ x ∈ ℂ
22 7 20 21 syl2an ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → G ⁡ x ∈ ℂ
23 19 22 readdd ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℜ ⁡ F ⁡ x + G ⁡ x = ℜ ⁡ F ⁡ x + ℜ ⁡ G ⁡ x
24 23 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x + G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x + ℜ ⁡ G ⁡ x
25 inmbl ⊢ dom ⁡ F ∈ dom ⁡ vol ∧ dom ⁡ G ∈ dom ⁡ vol → dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ dom ⁡ vol
26 10 12 25 syl2anc ⊢ φ → dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ dom ⁡ vol
27 19 recld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℜ ⁡ F ⁡ x ∈ ℝ
28 22 recld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ ℝ
29 eqidd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x
30 eqidd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x
31 26 27 28 29 30 offval2 ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x + f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x + ℜ ⁡ G ⁡ x
32 24 31 eqtr4d ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x + G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x + f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x
33 inss1 ⊢ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⊆ dom ⁡ F
34 resmpt ⊢ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⊆ dom ⁡ F → x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x
35 33 34 ax-mp ⊢ x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x
36 4 feqmptd ⊢ φ → F = x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x
37 36 1 eqeltrrd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ∈ MblFn
38 mbfres ⊢ x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ∈ MblFn ∧ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ dom ⁡ vol → x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ MblFn
39 37 26 38 syl2anc ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ MblFn
40 35 39 eqeltrrid ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x ∈ MblFn
41 19 ismbfcn2 ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x ∈ MblFn ↔ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x ∈ MblFn ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x ∈ MblFn
42 40 41 mpbid ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x ∈ MblFn ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x ∈ MblFn
43 42 simpld ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x ∈ MblFn
44 inss2 ⊢ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⊆ dom ⁡ G
45 resmpt ⊢ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⊆ dom ⁡ G → x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x
46 44 45 ax-mp ⊢ x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x
47 7 feqmptd ⊢ φ → G = x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x
48 47 2 eqeltrrd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ∈ MblFn
49 mbfres ⊢ x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ∈ MblFn ∧ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ dom ⁡ vol → x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ MblFn
50 48 26 49 syl2anc ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ MblFn
51 46 50 eqeltrrid ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ∈ MblFn
52 22 ismbfcn2 ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ∈ MblFn ↔ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
53 51 52 mpbid ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
54 53 simpld ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
55 27 fmpttd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x : dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟶ ℝ
56 28 fmpttd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x : dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟶ ℝ
57 43 54 55 56 mbfaddlem ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x + f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
58 32 57 eqeltrd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x + G ⁡ x ∈ MblFn
59 19 22 imaddd ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℑ ⁡ F ⁡ x + G ⁡ x = ℑ ⁡ F ⁡ x + ℑ ⁡ G ⁡ x
60 59 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x + G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x + ℑ ⁡ G ⁡ x
61 19 imcld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℑ ⁡ F ⁡ x ∈ ℝ
62 22 imcld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ ℝ
63 eqidd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x
64 eqidd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x
65 26 61 62 63 64 offval2 ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x + f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x + ℑ ⁡ G ⁡ x
66 60 65 eqtr4d ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x + G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x + f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x
67 42 simprd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x ∈ MblFn
68 53 simprd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
69 61 fmpttd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x : dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟶ ℝ
70 62 fmpttd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x : dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟶ ℝ
71 67 68 69 70 mbfaddlem ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x + f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
72 66 71 eqeltrd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x + G ⁡ x ∈ MblFn
73 19 22 addcld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → F ⁡ x + G ⁡ x ∈ ℂ
74 73 ismbfcn2 ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x + G ⁡ x ∈ MblFn ↔ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x + G ⁡ x ∈ MblFn ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x + G ⁡ x ∈ MblFn
75 58 72 74 mpbir2and ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x + G ⁡ x ∈ MblFn
76 16 75 eqeltrd ⊢ φ → F + f G ∈ MblFn