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Theorem smflimlem4

Description: Lemma for the proof that the limit of sigma-measurable functions is sigma-measurable, Proposition 121F (a) of Fremlin1 p. 38 . This lemma proves one-side of the double inclusion for the proof that the preimages of right-closed, unbounded-below intervals are in the subspace sigma-algebra induced by D . (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021)

Ref Expression
Hypotheses smflimlem4.1 φ M
smflimlem4.2 Z = M
smflimlem4.3 φ S SAlg
smflimlem4.4 φ F : Z SMblFn S
smflimlem4.5 D = x n Z m n dom F m | m Z F m x dom
smflimlem4.6 G = x D m Z F m x
smflimlem4.7 φ A
smflimlem4.8 P = m Z , k s S | x dom F m | F m x < A + 1 k = s dom F m
smflimlem4.9 H = m Z , k C m P k
smflimlem4.10 I = k n Z m n m H k
smflimlem4.11 φ r ran P C r r
Assertion smflimlem4 φ D I x D | G x A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 smflimlem4.1 φ M
2 smflimlem4.2 Z = M
3 smflimlem4.3 φ S SAlg
4 smflimlem4.4 φ F : Z SMblFn S
5 smflimlem4.5 D = x n Z m n dom F m | m Z F m x dom
6 smflimlem4.6 G = x D m Z F m x
7 smflimlem4.7 φ A
8 smflimlem4.8 P = m Z , k s S | x dom F m | F m x < A + 1 k = s dom F m
9 smflimlem4.9 H = m Z , k C m P k
10 smflimlem4.10 I = k n Z m n m H k
11 smflimlem4.11 φ r ran P C r r
12 inss1 D I D
13 12 a1i φ D I D
14 13 sselda φ x D I x D
15 6 a1i φ G = x D m Z F m x
16 nfv m φ x D
17 nfcv _ m F
18 nfcv _ z F
19 3 adantr φ m Z S SAlg
20 4 ffvelrnda φ m Z F m SMblFn S
21 eqid dom F m = dom F m
22 19 20 21 smff φ m Z F m : dom F m
23 22 adantlr φ x D m Z F m : dom F m
24 fveq2 x = z F m x = F m z
25 24 mpteq2dv x = z m Z F m x = m Z F m z
26 25 eleq1d x = z m Z F m x dom m Z F m z dom
27 26 cbvrabv x n Z m n dom F m | m Z F m x dom = z n Z m n dom F m | m Z F m z dom
28 5 27 eqtri D = z n Z m n dom F m | m Z F m z dom
29 simpr φ x D x D
30 16 17 18 2 23 28 29 fnlimfvre φ x D m Z F m x
31 30 elexd φ x D m Z F m x V
32 15 31 fvmpt2d φ x D G x = m Z F m x
33 32 30 eqeltrd φ x D G x
34 14 33 syldan φ x D I G x
35 34 adantr φ x D I y + G x
36 7 adantr φ y + A
37 rpre y + y
38 37 adantl φ y + y
39 36 38 readdcld φ y + A + y
40 39 adantlr φ x D I y + A + y
41 nfv m φ x D I y +
42 rphalfcl y + y 2 +
43 rpgtrecnn y 2 + k 1 k < y 2
44 42 43 syl y + k 1 k < y 2
45 44 adantl φ x D I y + k 1 k < y 2
46 3 ad4antr φ x D I y + k 1 k < y 2 S SAlg
47 20 adantlr φ x D I m Z F m SMblFn S
48 47 ad5ant15 φ x D I y + k 1 k < y 2 m Z F m SMblFn S
49 7 adantr φ x D I A
50 49 ad3antrrr φ x D I y + k 1 k < y 2 A
51 nfcv _ k Z
52 nfcv _ j Z
53 nfcv _ j s S | x dom F m | F m x < A + 1 k = s dom F m
54 nfcv _ k s S | z dom F m | F m z < A + 1 j = s dom F m
55 24 breq1d x = z F m x < A + 1 k F m z < A + 1 k
56 55 cbvrabv x dom F m | F m x < A + 1 k = z dom F m | F m z < A + 1 k
57 56 a1i k = j x dom F m | F m x < A + 1 k = z dom F m | F m z < A + 1 k
58 oveq2 k = j 1 k = 1 j
59 58 oveq2d k = j A + 1 k = A + 1 j
60 59 breq2d k = j F m z < A + 1 k F m z < A + 1 j
61 60 rabbidv k = j z dom F m | F m z < A + 1 k = z dom F m | F m z < A + 1 j
62 57 61 eqtrd k = j x dom F m | F m x < A + 1 k = z dom F m | F m z < A + 1 j
63 62 eqeq1d k = j x dom F m | F m x < A + 1 k = s dom F m z dom F m | F m z < A + 1 j = s dom F m
64 63 rabbidv k = j s S | x dom F m | F m x < A + 1 k = s dom F m = s S | z dom F m | F m z < A + 1 j = s dom F m
65 51 52 53 54 64 cbvmpo2 m Z , k s S | x dom F m | F m x < A + 1 k = s dom F m = m Z , j s S | z dom F m | F m z < A + 1 j = s dom F m
66 8 65 eqtri P = m Z , j s S | z dom F m | F m z < A + 1 j = s dom F m
67 nfcv _ j C m P k
68 nfcv _ k C m P j
69 oveq2 k = j m P k = m P j
70 69 fveq2d k = j C m P k = C m P j
71 51 52 67 68 70 cbvmpo2 m Z , k C m P k = m Z , j C m P j
72 9 71 eqtri H = m Z , j C m P j
73 simpll k = j n Z m n k = j
74 73 oveq2d k = j n Z m n m H k = m H j
75 74 iineq2dv k = j n Z m n m H k = m n m H j
76 75 iuneq2dv k = j n Z m n m H k = n Z m n m H j
77 76 cbviinv k n Z m n m H k = j n Z m n m H j
78 10 77 eqtri I = j n Z m n m H j
79 11 adantlr φ x D I r ran P C r r
80 79 ad5ant15 φ x D I y + k 1 k < y 2 r ran P C r r
81 simp-4r φ x D I y + k 1 k < y 2 x D I
82 simplr φ x D I y + k 1 k < y 2 k
83 42 ad3antlr φ x D I y + k 1 k < y 2 y 2 +
84 simpr φ x D I y + k 1 k < y 2 1 k < y 2
85 2 46 48 28 50 66 72 78 80 81 82 83 84 smflimlem3 φ x D I y + k 1 k < y 2 m Z i m x dom F i F i x < A + y 2
86 85 rexlimdva2 φ x D I y + k 1 k < y 2 m Z i m x dom F i F i x < A + y 2
87 45 86 mpd φ x D I y + m Z i m x dom F i F i x < A + y 2
88 nfv i φ x D I y +
89 nfcv _ i F
90 nfcv _ x F
91 1 ad2antrr φ x D I y + M
92 eleq1w m = i m Z i Z
93 92 anbi2d m = i φ m Z φ i Z
94 fveq2 m = i F m = F i
95 94 dmeqd m = i dom F m = dom F i
96 94 95 feq12d m = i F m : dom F m F i : dom F i
97 93 96 imbi12d m = i φ m Z F m : dom F m φ i Z F i : dom F i
98 97 22 chvarvv φ i Z F i : dom F i
99 98 ad4ant14 φ x D I y + i Z F i : dom F i
100 fveq2 m = l F m = F l
101 100 dmeqd m = l dom F m = dom F l
102 101 cbviinv m n dom F m = l n dom F l
103 102 a1i n Z m n dom F m = l n dom F l
104 103 iuneq2i n Z m n dom F m = n Z l n dom F l
105 fveq2 n = m n = m
106 105 iineq1d n = m l n dom F l = l m dom F l
107 fveq2 l = i F l = F i
108 107 dmeqd l = i dom F l = dom F i
109 108 cbviinv l m dom F l = i m dom F i
110 109 a1i n = m l m dom F l = i m dom F i
111 106 110 eqtrd n = m l n dom F l = i m dom F i
112 111 cbviunv n Z l n dom F l = m Z i m dom F i
113 104 112 eqtri n Z m n dom F m = m Z i m dom F i
114 113 rabeqi x n Z m n dom F m | m Z F m x dom = x m Z i m dom F i | m Z F m x dom
115 fveq2 i = m F i = F m
116 115 fveq1d i = m F i x = F m x
117 116 cbvmptv i Z F i x = m Z F m x
118 117 eqcomi m Z F m x = i Z F i x
119 118 eleq1i m Z F m x dom i Z F i x dom
120 119 rabbii x m Z i m dom F i | m Z F m x dom = x m Z i m dom F i | i Z F i x dom
121 5 114 120 3eqtri D = x m Z i m dom F i | i Z F i x dom
122 118 fveq2i m Z F m x = i Z F i x
123 122 mpteq2i x D m Z F m x = x D i Z F i x
124 6 123 eqtri G = x D i Z F i x
125 14 adantr φ x D I y + x D
126 42 adantl φ x D I y + y 2 +
127 88 89 90 91 2 99 121 124 125 126 fnlimabslt φ x D I y + m Z i m F i x F i x G x < y 2
128 35 adantr φ x D I y + F i x G x
129 simpr φ x D I y + F i x F i x
130 128 129 resubcld φ x D I y + F i x G x F i x
131 130 adantrr φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 G x F i x
132 130 recnd φ x D I y + F i x G x F i x
133 132 abscld φ x D I y + F i x G x F i x
134 133 adantrr φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 G x F i x
135 37 rehalfcld y + y 2
136 135 ad2antlr φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 y 2
137 131 leabsd φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 G x F i x G x F i x
138 34 recnd φ x D I G x
139 138 adantr φ x D I F i x G x
140 recn F i x F i x
141 140 adantl φ x D I F i x F i x
142 139 141 abssubd φ x D I F i x G x F i x = F i x G x
143 142 adantrr φ x D I F i x F i x G x < y 2 G x F i x = F i x G x
144 simprr φ x D I F i x F i x G x < y 2 F i x G x < y 2
145 143 144 eqbrtrd φ x D I F i x F i x G x < y 2 G x F i x < y 2
146 145 adantlr φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 G x F i x < y 2
147 131 134 136 137 146 lelttrd φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 G x F i x < y 2
148 35 adantr φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 G x
149 simprl φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 F i x
150 148 149 136 ltsubadd2d φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 G x F i x < y 2 G x < F i x + y 2
151 147 150 mpbid φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 G x < F i x + y 2
152 151 ex φ x D I y + F i x F i x G x < y 2 G x < F i x + y 2
153 152 ad2antrr φ x D I y + m Z i m F i x F i x G x < y 2 G x < F i x + y 2
154 153 ralimdva φ x D I y + m Z i m F i x F i x G x < y 2 i m G x < F i x + y 2
155 154 ex φ x D I y + m Z i m F i x F i x G x < y 2 i m G x < F i x + y 2
156 41 155 reximdai φ x D I y + m Z i m F i x F i x G x < y 2 m Z i m G x < F i x + y 2
157 127 156 mpd φ x D I y + m Z i m G x < F i x + y 2
158 115 dmeqd i = m dom F i = dom F m
159 158 eleq2d i = m x dom F i x dom F m
160 116 breq1d i = m F i x < A + y 2 F m x < A + y 2
161 159 160 anbi12d i = m x dom F i F i x < A + y 2 x dom F m F m x < A + y 2
162 116 oveq1d i = m F i x + y 2 = F m x + y 2
163 162 breq2d i = m G x < F i x + y 2 G x < F m x + y 2
164 41 2 87 157 161 163 rexanuz3 φ x D I y + m Z x dom F m F m x < A + y 2 G x < F m x + y 2
165 df-3an x dom F m F m x < A + y 2 G x < F m x + y 2 x dom F m F m x < A + y 2 G x < F m x + y 2
166 3ancomb x dom F m F m x < A + y 2 G x < F m x + y 2 x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2
167 165 166 bitr3i x dom F m F m x < A + y 2 G x < F m x + y 2 x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2
168 167 rexbii m Z x dom F m F m x < A + y 2 G x < F m x + y 2 m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2
169 164 168 sylib φ x D I y + m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2
170 35 ad2antrr φ x D I y + m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2 G x
171 22 3adant3 φ m Z x dom F m F m : dom F m
172 simp3 φ m Z x dom F m x dom F m
173 171 172 ffvelrnd φ m Z x dom F m F m x
174 173 ad4ant134 φ y + m Z x dom F m F m x
175 simpllr φ y + m Z x dom F m y +
176 175 135 syl φ y + m Z x dom F m y 2
177 174 176 readdcld φ y + m Z x dom F m F m x + y 2
178 177 adantl3r φ x D I y + m Z x dom F m F m x + y 2
179 178 3ad2antr1 φ x D I y + m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2 F m x + y 2
180 rehalfcl y y 2
181 38 180 syl φ y + y 2
182 36 181 jca φ y + A y 2
183 readdcl A y 2 A + y 2
184 182 183 syl φ y + A + y 2
185 184 181 readdcld φ y + A + y 2 + y 2
186 185 ad5ant13 φ x D I y + m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2 A + y 2 + y 2
187 simpr2 φ x D I y + m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2 G x < F m x + y 2
188 174 adantrr φ y + m Z x dom F m F m x < A + y 2 F m x
189 184 ad2antrr φ y + m Z x dom F m F m x < A + y 2 A + y 2
190 176 adantrr φ y + m Z x dom F m F m x < A + y 2 y 2
191 simprr φ y + m Z x dom F m F m x < A + y 2 F m x < A + y 2
192 188 189 190 191 ltadd1dd φ y + m Z x dom F m F m x < A + y 2 F m x + y 2 < A + y 2 + y 2
193 192 adantl3r φ x D I y + m Z x dom F m F m x < A + y 2 F m x + y 2 < A + y 2 + y 2
194 193 3adantr2 φ x D I y + m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2 F m x + y 2 < A + y 2 + y 2
195 170 179 186 187 194 lttrd φ x D I y + m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2 G x < A + y 2 + y 2
196 36 recnd φ y + A
197 181 recnd φ y + y 2
198 196 197 197 addassd φ y + A + y 2 + y 2 = A + y 2 + y 2
199 37 recnd y + y
200 2halves y y 2 + y 2 = y
201 199 200 syl y + y 2 + y 2 = y
202 201 oveq2d y + A + y 2 + y 2 = A + y
203 202 adantl φ y + A + y 2 + y 2 = A + y
204 198 203 eqtrd φ y + A + y 2 + y 2 = A + y
205 204 ad5ant13 φ x D I y + m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2 A + y 2 + y 2 = A + y
206 195 205 breqtrd φ x D I y + m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2 G x < A + y
207 206 rexlimdva2 φ x D I y + m Z x dom F m G x < F m x + y 2 F m x < A + y 2 G x < A + y
208 169 207 mpd φ x D I y + G x < A + y
209 35 40 208 ltled φ x D I y + G x A + y
210 209 ralrimiva φ x D I y + G x A + y
211 alrple G x A G x A y + G x A + y
212 34 49 211 syl2anc φ x D I G x A y + G x A + y
213 210 212 mpbird φ x D I G x A
214 13 213 ssrabdv φ D I x D | G x A