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Theorem smflimmpt

Description: The limit of a sequence of sigma-measurable functions is sigma-measurable. Proposition 121F (a) of Fremlin1 p. 38 . Notice that every function in the sequence can have a different (partial) domain, and the domain of convergence can be decidedly irregular (Remark 121G of Fremlin1 p. 39 ). A can contain m as a free variable, in other words it can be thought as an indexed collection A ( m ) . B can be thought as a collection with two indices B ( m , x ) . (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021)

Ref Expression
Hypotheses smflimmpt.p mφ
smflimmpt.x xφ
smflimmpt.n nφ
smflimmpt.m φM
smflimmpt.z Z=M
smflimmpt.a φmZAV
smflimmpt.b φmZxABW
smflimmpt.s φSSAlg
smflimmpt.l φmZxABSMblFnS
smflimmpt.d D=xnZmnA|mZBdom
smflimmpt.g G=xDmZB
Assertion smflimmpt φGSMblFnS

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 smflimmpt.p mφ
2 smflimmpt.x xφ
3 smflimmpt.n nφ
4 smflimmpt.m φM
5 smflimmpt.z Z=M
6 smflimmpt.a φmZAV
7 smflimmpt.b φmZxABW
8 smflimmpt.s φSSAlg
9 smflimmpt.l φmZxABSMblFnS
10 smflimmpt.d D=xnZmnA|mZBdom
11 smflimmpt.g G=xDmZB
12 11 a1i φG=xDmZB
13 10 a1i φD=xnZmnA|mZBdom
14 nfv mnZ
15 1 14 nfan mφnZ
16 5 uztrn2 nZmnmZ
17 16 adantll φnZmnmZ
18 simpll φnZmnφ
19 6 mptexd φmZxABV
20 18 17 19 syl2anc φnZmnxABV
21 eqid mZxAB=mZxAB
22 21 fvmpt2 mZxABVmZxABm=xAB
23 17 20 22 syl2anc φnZmnmZxABm=xAB
24 23 dmeqd φnZmndommZxABm=domxAB
25 nfv xnZ
26 2 25 nfan xφnZ
27 nfv xmn
28 26 27 nfan xφnZmn
29 simplll φnZmnxAφ
30 17 adantr φnZmnxAmZ
31 simpr φnZmnxAxA
32 29 30 31 7 syl3anc φnZmnxABW
33 eqid xAB=xAB
34 28 32 33 fnmptd φnZmnxABFnA
35 34 fndmd φnZmndomxAB=A
36 24 35 eqtr2d φnZmnA=dommZxABm
37 15 36 iineq2d φnZmnA=mndommZxABm
38 3 37 iuneq2df φnZmnA=nZmndommZxABm
39 simpr φmZmZ
40 39 19 22 syl2anc φmZmZxABm=xAB
41 40 eqcomd φmZxAB=mZxABm
42 41 dmeqd φmZdomxAB=dommZxABm
43 18 17 42 syl2anc φnZmndomxAB=dommZxABm
44 15 43 iineq2d φnZmndomxAB=mndommZxABm
45 3 44 iuneq2df φnZmndomxAB=nZmndommZxABm
46 38 45 eqtr4d φnZmnA=nZmndomxAB
47 46 eleq2d φxnZmnAxnZmndomxAB
48 47 biimpa φxnZmnAxnZmndomxAB
49 48 adantrr φxnZmnAmZBdomxnZmndomxAB
50 eliun xnZmnAnZxmnA
51 50 biimpi xnZmnAnZxmnA
52 51 adantl φxnZmnAnZxmnA
53 52 adantrr φxnZmnAmZBdomnZxmnA
54 nfv nmZBdom
55 3 54 nfan nφmZBdom
56 nfv nmZxABxdom
57 simpllr φmZBdomnZxmnAmZBdom
58 nfcv _mx
59 nfii1 _mmnA
60 58 59 nfel mxmnA
61 15 60 nfan mφnZxmnA
62 5 eluzelz2 nZn
63 62 ad2antlr φnZxmnAn
64 eqid n=n
65 5 fvexi ZV
66 65 a1i φnZxmnAZV
67 5 uzssd3 nZnZ
68 67 ad2antlr φnZxmnAnZ
69 fvexd φnZxmnAmnxABxV
70 eliinid xmnAmnxA
71 70 adantll φnZxmnAmnxA
72 18 adantlr φnZxmnAmnφ
73 17 adantlr φnZxmnAmnmZ
74 72 73 71 7 syl3anc φnZxmnAmnBW
75 33 fvmpt2 xABWxABx=B
76 71 74 75 syl2anc φnZxmnAmnxABx=B
77 61 63 64 66 66 68 68 69 76 climeldmeqmpt3 φnZxmnAmZxABxdommZBdom
78 77 adantllr φmZBdomnZxmnAmZxABxdommZBdom
79 57 78 mpbird φmZBdomnZxmnAmZxABxdom
80 79 exp31 φmZBdomnZxmnAmZxABxdom
81 55 56 80 rexlimd φmZBdomnZxmnAmZxABxdom
82 81 adantrl φxnZmnAmZBdomnZxmnAmZxABxdom
83 53 82 mpd φxnZmnAmZBdommZxABxdom
84 49 83 jca φxnZmnAmZBdomxnZmndomxABmZxABxdom
85 84 ex φxnZmnAmZBdomxnZmndomxABmZxABxdom
86 47 biimpar φxnZmndomxABxnZmnA
87 86 adantrr φxnZmndomxABmZxABxdomxnZmnA
88 87 51 syl φxnZmndomxABmZxABxdomnZxmnA
89 3 56 nfan nφmZxABxdom
90 simpllr φmZxABxdomnZxmnAmZxABxdom
91 77 adantllr φmZxABxdomnZxmnAmZxABxdommZBdom
92 90 91 mpbid φmZxABxdomnZxmnAmZBdom
93 92 exp31 φmZxABxdomnZxmnAmZBdom
94 89 54 93 rexlimd φmZxABxdomnZxmnAmZBdom
95 94 adantrl φxnZmndomxABmZxABxdomnZxmnAmZBdom
96 88 95 mpd φxnZmndomxABmZxABxdommZBdom
97 87 96 jca φxnZmndomxABmZxABxdomxnZmnAmZBdom
98 97 ex φxnZmndomxABmZxABxdomxnZmnAmZBdom
99 85 98 impbid φxnZmnAmZBdomxnZmndomxABmZxABxdom
100 2 99 rabbida3 φxnZmnA|mZBdom=xnZmndomxAB|mZxABxdom
101 13 100 eqtrd φD=xnZmndomxAB|mZxABxdom
102 10 eleq2i xDxxnZmnA|mZBdom
103 102 biimpi xDxxnZmnA|mZBdom
104 rabidim1 xxnZmnA|mZBdomxnZmnA
105 103 104 51 3syl xDnZxmnA
106 105 adantl φxDnZxmnA
107 nfcv _nx
108 nfiu1 _nnZmnA
109 54 108 nfrabw _nxnZmnA|mZBdom
110 10 109 nfcxfr _nD
111 107 110 nfel nxD
112 3 111 nfan nφxD
113 nfv nmZxABx=mZB
114 1 14 60 nf3an mφnZxmnA
115 simp2 φnZxmnAnZ
116 115 62 syl φnZxmnAn
117 65 a1i φnZxmnAZV
118 5 115 uzssd2 φnZxmnAnZ
119 fvexd φnZxmnAmnxABxV
120 70 3ad2antl3 φnZxmnAmnxA
121 simpl1 φnZxmnAmnφ
122 115 16 sylan φnZxmnAmnmZ
123 121 122 120 7 syl3anc φnZxmnAmnBW
124 120 123 75 syl2anc φnZxmnAmnxABx=B
125 114 116 64 117 117 118 118 119 124 climfveqmpt3 φnZxmnAmZxABx=mZB
126 125 3exp φnZxmnAmZxABx=mZB
127 126 adantr φxDnZxmnAmZxABx=mZB
128 112 113 127 rexlimd φxDnZxmnAmZxABx=mZB
129 106 128 mpd φxDmZxABx=mZB
130 129 eqcomd φxDmZB=mZxABx
131 2 101 130 mpteq12da φxDmZB=xxnZmndomxAB|mZxABxdommZxABx
132 41 eqcomd φmZmZxABm=xAB
133 132 fveq1d φmZmZxABmx=xABx
134 1 133 mpteq2da φmZmZxABmx=mZxABx
135 134 eqcomd φmZxABx=mZmZxABmx
136 135 eleq1d φmZxABxdommZmZxABmxdom
137 2 45 136 rabbida2 φxnZmndomxAB|mZxABxdom=xnZmndommZxABm|mZmZxABmxdom
138 133 eqcomd φmZxABx=mZxABmx
139 1 138 mpteq2da φmZxABx=mZmZxABmx
140 139 fveq2d φmZxABx=mZmZxABmx
141 2 137 140 mpteq12df φxxnZmndomxAB|mZxABxdommZxABx=xxnZmndommZxABm|mZmZxABmxdommZmZxABmx
142 12 131 141 3eqtrd φG=xxnZmndommZxABm|mZmZxABmxdommZmZxABmx
143 nfmpt1 _mmZxAB
144 nfcv _xZ
145 nfmpt1 _xxAB
146 144 145 nfmpt _xmZxAB
147 1 9 21 fmptdf φmZxAB:ZSMblFnS
148 eqid xnZmndommZxABm|mZmZxABmxdom=xnZmndommZxABm|mZmZxABmxdom
149 eqid xxnZmndommZxABm|mZmZxABmxdommZmZxABmx=xxnZmndommZxABm|mZmZxABmxdommZmZxABmx
150 143 146 4 5 8 147 148 149 smflim2 φxxnZmndommZxABm|mZmZxABmxdommZmZxABmxSMblFnS
151 142 150 eqeltrd φGSMblFnS