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Theorem smfsuplem1

Description: The supremum of a countable set of sigma-measurable functions is sigma-measurable. Proposition 121F (b) of Fremlin1 p. 38 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Oct-2021)

Ref Expression
Hypotheses smfsuplem1.m φM
smfsuplem1.z Z=M
smfsuplem1.s φSSAlg
smfsuplem1.f φF:ZSMblFnS
smfsuplem1.d D=xnZdomFn|ynZFnxy
smfsuplem1.g G=xDsuprannZFnx<
smfsuplem1.a φA
smfsuplem1.h φH:ZS
smfsuplem1.i φnZFn-1−∞A=HndomFn
Assertion smfsuplem1 φG-1−∞AS𝑡D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 smfsuplem1.m φM
2 smfsuplem1.z Z=M
3 smfsuplem1.s φSSAlg
4 smfsuplem1.f φF:ZSMblFnS
5 smfsuplem1.d D=xnZdomFn|ynZFnxy
6 smfsuplem1.g G=xDsuprannZFnx<
7 smfsuplem1.a φA
8 smfsuplem1.h φH:ZS
9 smfsuplem1.i φnZFn-1−∞A=HndomFn
10 3 adantr φnZSSAlg
11 4 ffvelcdmda φnZFnSMblFnS
12 eqid domFn=domFn
13 10 11 12 smff φnZFn:domFn
14 13 ffnd φnZFnFndomFn
15 14 adantr φnZxG-1−∞AFnFndomFn
16 ssrab2 xnZdomFn|ynZFnxynZdomFn
17 5 16 eqsstri DnZdomFn
18 iinss2 nZnZdomFndomFn
19 17 18 sstrid nZDdomFn
20 19 ad2antlr φnZxG-1−∞ADdomFn
21 cnvimass G-1−∞AdomG
22 21 sseli xG-1−∞AxdomG
23 22 adantl φnZxG-1−∞AxdomG
24 nfv nφxD
25 uzid MMM
26 1 25 syl φMM
27 26 2 eleqtrrdi φMZ
28 27 ne0d φZ
29 28 adantr φxDZ
30 13 adantlr φxDnZFn:domFn
31 18 adantl xDnZnZdomFndomFn
32 17 sseli xDxnZdomFn
33 32 adantr xDnZxnZdomFn
34 31 33 sseldd xDnZxdomFn
35 34 adantll φxDnZxdomFn
36 30 35 ffvelcdmd φxDnZFnx
37 5 reqabi xDxnZdomFnynZFnxy
38 37 simprbi xDynZFnxy
39 38 adantl φxDynZFnxy
40 24 29 36 39 suprclrnmpt φxDsuprannZFnx<
41 40 6 fmptd φG:D
42 41 fdmd φdomG=D
43 42 ad2antrr φnZxG-1−∞AdomG=D
44 23 43 eleqtrd φnZxG-1−∞AxD
45 20 44 sseldd φnZxG-1−∞AxdomFn
46 mnfxr −∞*
47 46 a1i φnZxG-1−∞A−∞*
48 7 rexrd φA*
49 48 ad2antrr φnZxG-1−∞AA*
50 36 an32s φnZxDFnx
51 44 50 syldan φnZxG-1−∞AFnx
52 51 rexrd φnZxG-1−∞AFnx*
53 51 mnfltd φnZxG-1−∞A−∞<Fnx
54 22 adantl φxG-1−∞AxdomG
55 41 ffdmd φG:domG
56 55 ffvelcdmda φxdomGGx
57 54 56 syldan φxG-1−∞AGx
58 57 adantlr φnZxG-1−∞AGx
59 7 ad2antrr φnZxG-1−∞AA
60 an32 φnZxDφxDnZ
61 60 biimpi φnZxDφxDnZ
62 24 36 39 suprubrnmpt φxDnZFnxsuprannZFnx<
63 61 62 syl φnZxDFnxsuprannZFnx<
64 6 a1i φG=xDsuprannZFnx<
65 64 40 fvmpt2d φxDGx=suprannZFnx<
66 65 adantlr φnZxDGx=suprannZFnx<
67 63 66 breqtrrd φnZxDFnxGx
68 44 67 syldan φnZxG-1−∞AFnxGx
69 46 a1i φxG-1−∞A−∞*
70 48 adantr φxG-1−∞AA*
71 simpr φxG-1−∞AxG-1−∞A
72 41 ffnd φGFnD
73 elpreima GFnDxG-1−∞AxDGx−∞A
74 72 73 syl φxG-1−∞AxDGx−∞A
75 74 adantr φxG-1−∞AxG-1−∞AxDGx−∞A
76 71 75 mpbid φxG-1−∞AxDGx−∞A
77 76 simprd φxG-1−∞AGx−∞A
78 69 70 77 iocleubd φxG-1−∞AGxA
79 78 adantlr φnZxG-1−∞AGxA
80 51 58 59 68 79 letrd φnZxG-1−∞AFnxA
81 47 49 52 53 80 eliocd φnZxG-1−∞AFnx−∞A
82 15 45 81 elpreimad φnZxG-1−∞AxFn-1−∞A
83 82 ssd φnZG-1−∞AFn-1−∞A
84 inss1 HndomFnHn
85 9 84 eqsstrdi φnZFn-1−∞AHn
86 83 85 sstrd φnZG-1−∞AHn
87 86 ralrimiva φnZG-1−∞AHn
88 ssiin G-1−∞AnZHnnZG-1−∞AHn
89 87 88 sylibr φG-1−∞AnZHn
90 21 41 fssdm φG-1−∞AD
91 89 90 ssind φG-1−∞AnZHnD
92 iniin1 ZnZHnD=nZHnD
93 28 92 syl φnZHnD=nZHnD
94 72 adantr φxnZHnDGFnD
95 simpr φxnZHnDxnZHnD
96 27 adantr φxnZHnDMZ
97 fveq2 n=MHn=HM
98 97 ineq1d n=MHnD=HMD
99 98 eleq2d n=MxHnDxHMD
100 95 96 99 eliind φxnZHnDxHMD
101 elinel2 xHMDxD
102 100 101 syl φxnZHnDxD
103 46 a1i φxnZHnD−∞*
104 48 adantr φxnZHnDA*
105 65 40 eqeltrd φxDGx
106 105 rexrd φxDGx*
107 102 106 syldan φxnZHnDGx*
108 101 adantl φxHMDxD
109 108 105 syldan φxHMDGx
110 109 mnfltd φxHMD−∞<Gx
111 100 110 syldan φxnZHnD−∞<Gx
112 102 65 syldan φxnZHnDGx=suprannZFnx<
113 nfv nφ
114 nfcv _nx
115 nfii1 _nnZHnD
116 114 115 nfel nxnZHnD
117 113 116 nfan nφxnZHnD
118 simpll φxnZHnDnZφ
119 simpr φxnZHnDnZnZ
120 eliinid xnZHnDnZxHnD
121 120 adantll φxnZHnDnZxHnD
122 elinel1 xHnDxHn
123 122 3ad2ant3 φnZxHnDxHn
124 elinel2 xHnDxD
125 124 adantl nZxHnDxD
126 34 ancoms nZxDxdomFn
127 125 126 syldan nZxHnDxdomFn
128 127 3adant1 φnZxHnDxdomFn
129 123 128 elind φnZxHnDxHndomFn
130 9 3adant3 φnZxHnDFn-1−∞A=HndomFn
131 129 130 eleqtrrd φnZxHnDxFn-1−∞A
132 46 a1i φnZxFn-1−∞A−∞*
133 48 3ad2ant1 φnZxFn-1−∞AA*
134 simp3 φnZxFn-1−∞AxFn-1−∞A
135 elpreima FnFndomFnxFn-1−∞AxdomFnFnx−∞A
136 14 135 syl φnZxFn-1−∞AxdomFnFnx−∞A
137 136 3adant3 φnZxFn-1−∞AxFn-1−∞AxdomFnFnx−∞A
138 134 137 mpbid φnZxFn-1−∞AxdomFnFnx−∞A
139 138 simprd φnZxFn-1−∞AFnx−∞A
140 132 133 139 iocleubd φnZxFn-1−∞AFnxA
141 131 140 syld3an3 φnZxHnDFnxA
142 118 119 121 141 syl3anc φxnZHnDnZFnxA
143 142 ex φxnZHnDnZFnxA
144 117 143 ralrimi φxnZHnDnZFnxA
145 28 adantr φxnZHnDZ
146 102 36 syldanl φxnZHnDnZFnx
147 102 38 syl φxnZHnDynZFnxy
148 7 adantr φxnZHnDA
149 117 145 146 147 148 suprleubrnmpt φxnZHnDsuprannZFnx<AnZFnxA
150 144 149 mpbird φxnZHnDsuprannZFnx<A
151 112 150 eqbrtrd φxnZHnDGxA
152 103 104 107 111 151 eliocd φxnZHnDGx−∞A
153 94 102 152 elpreimad φxnZHnDxG-1−∞A
154 153 ssd φnZHnDG-1−∞A
155 93 154 eqsstrd φnZHnDG-1−∞A
156 91 155 eqssd φG-1−∞A=nZHnD
157 eqid xnZdomFn|ynZFnxy=xnZdomFn|ynZFnxy
158 fvex FnV
159 158 dmex domFnV
160 159 rgenw nZdomFnV
161 160 a1i φnZdomFnV
162 28 161 iinexd φnZdomFnV
163 157 162 rabexd φxnZdomFn|ynZFnxyV
164 5 163 eqeltrid φDV
165 2 uzct Zω
166 165 a1i φZω
167 8 ffvelcdmda φnZHnS
168 3 166 28 167 saliincl φnZHnS
169 eqid nZHnD=nZHnD
170 3 164 168 169 elrestd φnZHnDS𝑡D
171 156 170 eqeltrd φG-1−∞AS𝑡D