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Theorem smfliminfmpt

Description: The inferior limit of a countable set of sigma-measurable functions is sigma-measurable. Proposition 121F (e) of Fremlin1 p. 39 . A can contain m as a free variable, in other words it can be thought of as an indexed collection A ( m ) . B can be thought of as a collection with two indices B ( m , x ) . (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022)

Ref Expression
Hypotheses smfliminfmpt.p mφ
smfliminfmpt.x xφ
smfliminfmpt.n nφ
smfliminfmpt.m φM
smfliminfmpt.z Z=M
smfliminfmpt.s φSSAlg
smfliminfmpt.b φmZxABV
smfliminfmpt.f φmZxABSMblFnS
smfliminfmpt.d D=xnZmnA|lim infmZB
smfliminfmpt.g G=xDlim infmZB
Assertion smfliminfmpt φGSMblFnS

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 smfliminfmpt.p mφ
2 smfliminfmpt.x xφ
3 smfliminfmpt.n nφ
4 smfliminfmpt.m φM
5 smfliminfmpt.z Z=M
6 smfliminfmpt.s φSSAlg
7 smfliminfmpt.b φmZxABV
8 smfliminfmpt.f φmZxABSMblFnS
9 smfliminfmpt.d D=xnZmnA|lim infmZB
10 smfliminfmpt.g G=xDlim infmZB
11 10 a1i φG=xDlim infmZB
12 9 a1i φD=xnZmnA|lim infmZB
13 simpr φxnZmnAxnZmnA
14 nfv mnZ
15 1 14 nfan mφnZ
16 simpll φnZmnφ
17 5 uztrn2 nZmnmZ
18 17 adantll φnZmnmZ
19 simpr φmZmZ
20 8 elexd φmZxABV
21 eqid mZxAB=mZxAB
22 21 fvmpt2 mZxABVmZxABm=xAB
23 19 20 22 syl2anc φmZmZxABm=xAB
24 23 dmeqd φmZdommZxABm=domxAB
25 nfv xmZ
26 2 25 nfan xφmZ
27 eqid xAB=xAB
28 7 3expa φmZxABV
29 26 27 28 dmmptdf φmZdomxAB=A
30 24 29 eqtr2d φmZA=dommZxABm
31 16 18 30 syl2anc φnZmnA=dommZxABm
32 15 31 iineq2d φnZmnA=mndommZxABm
33 3 32 iuneq2df φnZmnA=nZmndommZxABm
34 33 adantr φxnZmnAnZmnA=nZmndommZxABm
35 13 34 eleqtrd φxnZmnAxnZmndommZxABm
36 35 adantrr φxnZmnAlim infmZBxnZmndommZxABm
37 eliun xnZmnAnZxmnA
38 37 biimpi xnZmnAnZxmnA
39 38 adantl φxnZmnAnZxmnA
40 nfv nlim infmZmZxABmx=lim infmZB
41 nfcv _mx
42 nfii1 _mmnA
43 41 42 nfel mxmnA
44 1 14 43 nf3an mφnZxmnA
45 23 fveq1d φmZmZxABmx=xABx
46 16 18 45 syl2anc φnZmnmZxABmx=xABx
47 46 3adantl3 φnZxmnAmnmZxABmx=xABx
48 eliinid xmnAmnxA
49 48 3ad2antl3 φnZxmnAmnxA
50 simpl1 φnZxmnAmnφ
51 simp2 φnZxmnAnZ
52 51 17 sylan φnZxmnAmnmZ
53 50 52 49 7 syl3anc φnZxmnAmnBV
54 27 fvmpt2 xABVxABx=B
55 49 53 54 syl2anc φnZxmnAmnxABx=B
56 47 55 eqtrd φnZxmnAmnmZxABmx=B
57 44 56 mpteq2da φnZxmnAmnmZxABmx=mnB
58 57 fveq2d φnZxmnAlim infmnmZxABmx=lim infmnB
59 nfcv _mZ
60 nfcv _mn
61 eqid n=n
62 5 eluzelz2 nZn
63 62 uzidd nZnn
64 63 3ad2ant2 φnZxmnAnn
65 fvexd φnZxmnAmnmZxABmxV
66 44 59 60 5 61 51 64 65 liminfequzmpt2 φnZxmnAlim infmZmZxABmx=lim infmnmZxABmx
67 44 59 60 5 61 51 64 53 liminfequzmpt2 φnZxmnAlim infmZB=lim infmnB
68 58 66 67 3eqtr4d φnZxmnAlim infmZmZxABmx=lim infmZB
69 68 3exp φnZxmnAlim infmZmZxABmx=lim infmZB
70 3 40 69 rexlimd φnZxmnAlim infmZmZxABmx=lim infmZB
71 70 adantr φxnZmnAnZxmnAlim infmZmZxABmx=lim infmZB
72 39 71 mpd φxnZmnAlim infmZmZxABmx=lim infmZB
73 72 adantrr φxnZmnAlim infmZBlim infmZmZxABmx=lim infmZB
74 simprr φxnZmnAlim infmZBlim infmZB
75 73 74 eqeltrd φxnZmnAlim infmZBlim infmZmZxABmx
76 36 75 jca φxnZmnAlim infmZBxnZmndommZxABmlim infmZmZxABmx
77 simpl φxnZmndommZxABmlim infmZmZxABmxφ
78 simpr φxnZmndommZxABmxnZmndommZxABm
79 33 eqcomd φnZmndommZxABm=nZmnA
80 79 adantr φxnZmndommZxABmnZmndommZxABm=nZmnA
81 78 80 eleqtrd φxnZmndommZxABmxnZmnA
82 81 adantrr φxnZmndommZxABmlim infmZmZxABmxxnZmnA
83 simprr φxnZmndommZxABmlim infmZmZxABmxlim infmZmZxABmx
84 simp2 φxnZmnAlim infmZmZxABmxxnZmnA
85 72 eqcomd φxnZmnAlim infmZB=lim infmZmZxABmx
86 85 3adant3 φxnZmnAlim infmZmZxABmxlim infmZB=lim infmZmZxABmx
87 simp3 φxnZmnAlim infmZmZxABmxlim infmZmZxABmx
88 86 87 eqeltrd φxnZmnAlim infmZmZxABmxlim infmZB
89 84 88 jca φxnZmnAlim infmZmZxABmxxnZmnAlim infmZB
90 77 82 83 89 syl3anc φxnZmndommZxABmlim infmZmZxABmxxnZmnAlim infmZB
91 76 90 impbida φxnZmnAlim infmZBxnZmndommZxABmlim infmZmZxABmx
92 2 91 rabbida3 φxnZmnA|lim infmZB=xnZmndommZxABm|lim infmZmZxABmx
93 12 92 eqtrd φD=xnZmndommZxABm|lim infmZmZxABmx
94 9 eleq2i xDxxnZmnA|lim infmZB
95 94 biimpi xDxxnZmnA|lim infmZB
96 rabidim1 xxnZmnA|lim infmZBxnZmnA
97 95 96 syl xDxnZmnA
98 97 85 sylan2 φxDlim infmZB=lim infmZmZxABmx
99 2 93 98 mpteq12da φxDlim infmZB=xxnZmndommZxABm|lim infmZmZxABmxlim infmZmZxABmx
100 11 99 eqtrd φG=xxnZmndommZxABm|lim infmZmZxABmxlim infmZmZxABmx
101 nfmpt1 _mmZxAB
102 nfcv _xZ
103 nfmpt1 _xxAB
104 102 103 nfmpt _xmZxAB
105 1 8 fmptd2f φmZxAB:ZSMblFnS
106 eqid xnZmndommZxABm|lim infmZmZxABmx=xnZmndommZxABm|lim infmZmZxABmx
107 eqid xxnZmndommZxABm|lim infmZmZxABmxlim infmZmZxABmx=xxnZmndommZxABm|lim infmZmZxABmxlim infmZmZxABmx
108 101 104 4 5 6 105 106 107 smfliminf φxxnZmndommZxABm|lim infmZmZxABmxlim infmZmZxABmxSMblFnS
109 100 108 eqeltrd φGSMblFnS