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Theorem smflimsuplem2

Description: The superior limit of a sequence of sigma-measurable functions is sigma-measurable. Proposition 121F (d) of Fremlin1 p. 39 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021)

Ref Expression
Hypotheses smflimsuplem2.p mφ
smflimsuplem2.m φM
smflimsuplem2.z Z=M
smflimsuplem2.s φSSAlg
smflimsuplem2.f φF:ZSMblFnS
smflimsuplem2.e E=nZxmndomFm|supranmnFmx*<
smflimsuplem2.h H=nZxEnsupranmnFmx*<
smflimsuplem2.n φnZ
smflimsuplem2.r φlim supmZFmX
smflimsuplem2.x φXmndomFm
Assertion smflimsuplem2 φXdomHn

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 smflimsuplem2.p mφ
2 smflimsuplem2.m φM
3 smflimsuplem2.z Z=M
4 smflimsuplem2.s φSSAlg
5 smflimsuplem2.f φF:ZSMblFnS
6 smflimsuplem2.e E=nZxmndomFm|supranmnFmx*<
7 smflimsuplem2.h H=nZxEnsupranmnFmx*<
8 smflimsuplem2.n φnZ
9 smflimsuplem2.r φlim supmZFmX
10 smflimsuplem2.x φXmndomFm
11 eqid n=n
12 8 3 eleqtrdi φnM
13 uzss nMnM
14 12 13 syl φnM
15 14 3 sseqtrrdi φnZ
16 15 adantr φmnnZ
17 simpr φmnmn
18 16 17 sseldd φmnmZ
19 4 adantr φmZSSAlg
20 5 ffvelcdmda φmZFmSMblFnS
21 eqid domFm=domFm
22 19 20 21 smff φmZFm:domFm
23 18 22 syldan φmnFm:domFm
24 iinss2 mnmndomFmdomFm
25 24 adantl φmnmndomFmdomFm
26 10 adantr φmnXmndomFm
27 25 26 sseldd φmnXdomFm
28 23 27 ffvelcdmd φmnFmX
29 nfmpt1 _mmnFmX
30 nfmpt1 _mmMFmX
31 eluzelz nMn
32 12 31 syl φn
33 eqid mnFmX=mnFmX
34 1 28 33 fmptdf φmnFmX:n
35 34 ffnd φmnFmXFnn
36 nfcv _mM
37 fvexd φmMFmXV
38 36 1 37 mptfnd φmMFmXFnM
39 33 a1i φmnFmX=mnFmX
40 fvexd φmnFmXV
41 39 40 fvmpt2d φmnmnFmXm=FmX
42 18 3 eleqtrdi φmnmM
43 eqid mMFmX=mMFmX
44 43 fvmpt2 mMFmXVmMFmXm=FmX
45 42 40 44 syl2anc φmnmMFmXm=FmX
46 41 45 eqtr4d φmnmnFmXm=mMFmXm
47 1 29 30 32 35 2 38 32 46 limsupequz φlim supmnFmX=lim supmMFmX
48 3 eqcomi M=Z
49 48 mpteq1i mMFmX=mZFmX
50 49 fveq2i lim supmMFmX=lim supmZFmX
51 50 a1i φlim supmMFmX=lim supmZFmX
52 47 51 eqtrd φlim supmnFmX=lim supmZFmX
53 9 renepnfd φlim supmZFmX+∞
54 52 53 eqnetrd φlim supmnFmX+∞
55 1 11 28 54 limsupubuzmpt φymnFmXy
56 uzid nnn
57 ne0i nnn
58 32 56 57 3syl φn
59 1 58 28 supxrre3rnmpt φsupranmnFmX*<ymnFmXy
60 55 59 mpbird φsupranmnFmX*<
61 10 60 jca φXmndomFmsupranmnFmX*<
62 fveq2 x=yFmx=Fmy
63 62 mpteq2dv x=ymnFmx=mnFmy
64 63 rneqd x=yranmnFmx=ranmnFmy
65 64 supeq1d x=ysupranmnFmx*<=supranmnFmy*<
66 65 eleq1d x=ysupranmnFmx*<supranmnFmy*<
67 66 cbvrabv xmndomFm|supranmnFmx*<=ymndomFm|supranmnFmy*<
68 67 eleq2i XxmndomFm|supranmnFmx*<XymndomFm|supranmnFmy*<
69 fveq2 y=XFmy=FmX
70 69 mpteq2dv y=XmnFmy=mnFmX
71 70 rneqd y=XranmnFmy=ranmnFmX
72 71 supeq1d y=XsupranmnFmy*<=supranmnFmX*<
73 72 eleq1d y=XsupranmnFmy*<supranmnFmX*<
74 73 elrab XymndomFm|supranmnFmy*<XmndomFmsupranmnFmX*<
75 68 74 bitri XxmndomFm|supranmnFmx*<XmndomFmsupranmnFmX*<
76 61 75 sylibr φXxmndomFm|supranmnFmx*<
77 id φφ
78 7 a1i φH=nZxEnsupranmnFmx*<
79 nfcv _xZ
80 nfrab1 _xxmndomFm|supranmnFmx*<
81 79 80 nfmpt _xnZxmndomFm|supranmnFmx*<
82 6 81 nfcxfr _xE
83 nfcv _xn
84 82 83 nffv _xEn
85 fvex EnV
86 84 85 mptexf xEnsupranmnFmx*<V
87 86 a1i φnZxEnsupranmnFmx*<V
88 78 87 fvmpt2d φnZHn=xEnsupranmnFmx*<
89 77 8 88 syl2anc φHn=xEnsupranmnFmx*<
90 89 dmeqd φdomHn=domxEnsupranmnFmx*<
91 nfcv _yEn
92 nfcv _ysupranmnFmx*<
93 nfcv _xsupranmnFmy*<
94 84 91 92 93 65 cbvmptf xEnsupranmnFmx*<=yEnsupranmnFmy*<
95 xrltso <Or*
96 95 supex supranmnFmy*<V
97 96 a1i φyEnsupranmnFmy*<V
98 94 97 dmmptd φdomxEnsupranmnFmx*<=En
99 eqid xmndomFm|supranmnFmx*<=xmndomFm|supranmnFmx*<
100 fvex FmV
101 100 dmex domFmV
102 101 rgenw mndomFmV
103 102 a1i φmndomFmV
104 58 103 iinexd φmndomFmV
105 99 104 rabexd φxmndomFm|supranmnFmx*<V
106 6 fvmpt2 nZxmndomFm|supranmnFmx*<VEn=xmndomFm|supranmnFmx*<
107 8 105 106 syl2anc φEn=xmndomFm|supranmnFmx*<
108 90 98 107 3eqtrrd φxmndomFm|supranmnFmx*<=domHn
109 76 108 eleqtrd φXdomHn