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Theorem smflimsupmpt

Description: The superior limit of a sequence of sigma-measurable functions is sigma-measurable. Proposition 121F (d) 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, 23-Oct-2021)

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

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 smflimsupmpt.p mφ
2 smflimsupmpt.x xφ
3 smflimsupmpt.n nφ
4 smflimsupmpt.m φM
5 smflimsupmpt.z Z=M
6 smflimsupmpt.s φSSAlg
7 smflimsupmpt.b φmZxABW
8 smflimsupmpt.f φmZxABSMblFnS
9 smflimsupmpt.d D=xnZmnA|lim supmZB
10 smflimsupmpt.g G=xDlim supmZB
11 10 a1i φG=xDlim supmZB
12 9 a1i φD=xnZmnA|lim supmZB
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 φmZxABW
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 supmZBxnZmndommZxABm
37 eliun xnZmnAnZxmnA
38 37 biimpi xnZmnAnZxmnA
39 38 adantl φxnZmnAnZxmnA
40 nfv nlim supmZmZxABmx=lim supmZB
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 18 3adantl3 φnZxmnAmnmZ
52 50 51 49 7 syl3anc φnZxmnAmnBW
53 27 fvmpt2 xABWxABx=B
54 49 52 53 syl2anc φnZxmnAmnxABx=B
55 47 54 eqtrd φnZxmnAmnmZxABmx=B
56 44 55 mpteq2da φnZxmnAmnmZxABmx=mnB
57 56 fveq2d φnZxmnAlim supmnmZxABmx=lim supmnB
58 4 3ad2ant1 φnZxmnAM
59 5 eluzelz2 nZn
60 59 3ad2ant2 φnZxmnAn
61 eqid n=n
62 fvexd φnZxmnAmZmZxABmxV
63 51 62 syldan φnZxmnAmnmZxABmxV
64 44 58 60 5 61 62 63 limsupequzmpt φnZxmnAlim supmZmZxABmx=lim supmnmZxABmx
65 14 nfci _mZ
66 nfcv _mn
67 simp2 φnZxmnAnZ
68 60 uzidd φnZxmnAnn
69 44 65 66 5 61 67 68 52 limsupequzmpt2 φnZxmnAlim supmZB=lim supmnB
70 57 64 69 3eqtr4d φnZxmnAlim supmZmZxABmx=lim supmZB
71 70 3exp φnZxmnAlim supmZmZxABmx=lim supmZB
72 3 40 71 rexlimd φnZxmnAlim supmZmZxABmx=lim supmZB
73 72 adantr φxnZmnAnZxmnAlim supmZmZxABmx=lim supmZB
74 39 73 mpd φxnZmnAlim supmZmZxABmx=lim supmZB
75 74 adantrr φxnZmnAlim supmZBlim supmZmZxABmx=lim supmZB
76 simprr φxnZmnAlim supmZBlim supmZB
77 75 76 eqeltrd φxnZmnAlim supmZBlim supmZmZxABmx
78 36 77 jca φxnZmnAlim supmZBxnZmndommZxABmlim supmZmZxABmx
79 78 ex φxnZmnAlim supmZBxnZmndommZxABmlim supmZmZxABmx
80 simpl φxnZmndommZxABmlim supmZmZxABmxφ
81 simpr φxnZmndommZxABmxnZmndommZxABm
82 33 eqcomd φnZmndommZxABm=nZmnA
83 82 adantr φxnZmndommZxABmnZmndommZxABm=nZmnA
84 81 83 eleqtrd φxnZmndommZxABmxnZmnA
85 84 adantrr φxnZmndommZxABmlim supmZmZxABmxxnZmnA
86 simprr φxnZmndommZxABmlim supmZmZxABmxlim supmZmZxABmx
87 simp2 φxnZmnAlim supmZmZxABmxxnZmnA
88 74 eqcomd φxnZmnAlim supmZB=lim supmZmZxABmx
89 88 3adant3 φxnZmnAlim supmZmZxABmxlim supmZB=lim supmZmZxABmx
90 simp3 φxnZmnAlim supmZmZxABmxlim supmZmZxABmx
91 89 90 eqeltrd φxnZmnAlim supmZmZxABmxlim supmZB
92 87 91 jca φxnZmnAlim supmZmZxABmxxnZmnAlim supmZB
93 80 85 86 92 syl3anc φxnZmndommZxABmlim supmZmZxABmxxnZmnAlim supmZB
94 93 ex φxnZmndommZxABmlim supmZmZxABmxxnZmnAlim supmZB
95 79 94 impbid φxnZmnAlim supmZBxnZmndommZxABmlim supmZmZxABmx
96 2 95 rabbida3 φxnZmnA|lim supmZB=xnZmndommZxABm|lim supmZmZxABmx
97 12 96 eqtrd φD=xnZmndommZxABm|lim supmZmZxABmx
98 9 eleq2i xDxxnZmnA|lim supmZB
99 98 biimpi xDxxnZmnA|lim supmZB
100 rabidim1 xxnZmnA|lim supmZBxnZmnA
101 99 100 syl xDxnZmnA
102 101 88 sylan2 φxDlim supmZB=lim supmZmZxABmx
103 2 97 102 mpteq12da φxDlim supmZB=xxnZmndommZxABm|lim supmZmZxABmxlim supmZmZxABmx
104 11 103 eqtrd φG=xxnZmndommZxABm|lim supmZmZxABmxlim supmZmZxABmx
105 nfmpt1 _mmZxAB
106 nfcv _xZ
107 nfmpt1 _xxAB
108 106 107 nfmpt _xmZxAB
109 1 8 fmptd2f φmZxAB:ZSMblFnS
110 eqid xnZmndommZxABm|lim supmZmZxABmx=xnZmndommZxABm|lim supmZmZxABmx
111 eqid xxnZmndommZxABm|lim supmZmZxABmxlim supmZmZxABmx=xxnZmndommZxABm|lim supmZmZxABmxlim supmZmZxABmx
112 105 108 4 5 6 109 110 111 smflimsup φxxnZmndommZxABm|lim supmZmZxABmxlim supmZmZxABmxSMblFnS
113 104 112 eqeltrd φGSMblFnS