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Theorem mbfmul

Description: The product of two measurable functions is measurable. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Sep-2014)

Ref Expression
Hypotheses mbfmul.1 ⊢ φ → F ∈ MblFn
mbfmul.2 ⊢ φ → G ∈ MblFn
Assertion mbfmul ⊢ φ → F × f G ∈ MblFn

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mbfmul.1 ⊢ φ → F ∈ MblFn
2 mbfmul.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 remuld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℜ ⁡ F ⁡ x ⁢ G ⁡ x = ℜ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℜ ⁡ G ⁡ x − ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℑ ⁡ 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 − ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℑ ⁡ 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 ovexd ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℜ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ V
28 ovexd ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ V
29 19 recld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℜ ⁡ F ⁡ x ∈ ℝ
30 22 recld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ ℝ
31 eqidd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x
32 eqidd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x
33 26 29 30 31 32 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
34 19 imcld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℑ ⁡ F ⁡ x ∈ ℝ
35 22 imcld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ ℝ
36 eqidd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x
37 eqidd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x
38 26 34 35 36 37 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
39 26 27 28 33 38 offval2 ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x − f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℜ ⁡ G ⁡ x − ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℑ ⁡ G ⁡ x
40 24 39 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 − f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x
41 inss1 ⊢ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⊆ dom ⁡ F
42 resmpt ⊢ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⊆ dom ⁡ F → x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x
43 41 42 ax-mp ⊢ x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x
44 4 feqmptd ⊢ φ → F = x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x
45 44 1 eqeltrrd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ∈ MblFn
46 mbfres ⊢ x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ∈ MblFn ∧ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ dom ⁡ vol → x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ MblFn
47 45 26 46 syl2anc ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ MblFn
48 43 47 eqeltrrid ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x ∈ MblFn
49 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
50 48 49 mpbid ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x ∈ MblFn ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x ∈ MblFn
51 50 simpld ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x ∈ MblFn
52 inss2 ⊢ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⊆ dom ⁡ G
53 resmpt ⊢ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⊆ dom ⁡ G → x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x
54 52 53 ax-mp ⊢ x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x
55 7 feqmptd ⊢ φ → G = x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x
56 55 2 eqeltrrd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ∈ MblFn
57 mbfres ⊢ x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ∈ MblFn ∧ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ dom ⁡ vol → x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ MblFn
58 56 26 57 syl2anc ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ↾ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ∈ MblFn
59 54 58 eqeltrrid ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ G ⁡ x ∈ MblFn
60 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
61 59 60 mpbid ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
62 61 simpld ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
63 29 fmpttd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x : dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟶ ℝ
64 30 fmpttd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x : dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟶ ℝ
65 51 62 63 64 mbfmullem ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
66 50 simprd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x ∈ MblFn
67 61 simprd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
68 34 fmpttd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x : dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟶ ℝ
69 35 fmpttd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x : dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟶ ℝ
70 66 67 68 69 mbfmullem ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
71 65 70 mbfsub ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x − f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
72 40 71 eqeltrd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x ⁢ G ⁡ x ∈ MblFn
73 19 22 immuld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ G ⁡ x = ℜ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℑ ⁡ G ⁡ x + ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℜ ⁡ G ⁡ x
74 73 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℑ ⁡ G ⁡ x + ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℜ ⁡ G ⁡ x
75 ovexd ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℜ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ V
76 ovexd ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ V
77 26 29 35 31 37 offval2 ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℑ ⁡ G ⁡ x
78 26 34 30 36 32 offval2 ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℜ ⁡ G ⁡ x
79 26 75 76 77 78 offval2 ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x + f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℑ ⁡ G ⁡ x + ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ ℜ ⁡ G ⁡ x
80 74 79 eqtr4d ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ G ⁡ x = x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x + f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x
81 51 67 63 69 mbfmullem ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
82 66 62 68 64 mbfmullem ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
83 81 82 mbfadd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ G ⁡ x + f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x × f x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℜ ⁡ G ⁡ x ∈ MblFn
84 80 83 eqeltrd ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ ℑ ⁡ F ⁡ x ⁢ G ⁡ x ∈ MblFn
85 19 22 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G → F ⁡ x ⁢ G ⁡ x ∈ ℂ
86 85 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
87 72 84 86 mpbir2and ⊢ φ → x ∈ dom ⁡ F ∩ dom ⁡ G ⟼ F ⁡ x ⁢ G ⁡ x ∈ MblFn
88 16 87 eqeltrd ⊢ φ → F × f G ∈ MblFn