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Theorem salpreimagtge

Description: If all the preimages of left-open, unbounded above intervals, belong to a sigma-algebra, then all the preimages of left-closed, unbounded above intervals, belong to the sigma-algebra. (iii) implies (iv) in Proposition 121B of Fremlin1 p. 35. (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021)

Ref Expression
Hypotheses salpreimagtge.x ⊢ Ⅎ 𝑥 𝜑
salpreimagtge.a ⊢ Ⅎ 𝑎 𝜑
salpreimagtge.s ⊢ ( 𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg )
salpreimagtge.b ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℝ* )
salpreimagtge.p ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ ) → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ 𝑎 < 𝐵 } ∈ 𝑆 )
salpreimagtge.c ⊢ ( 𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ )
Assertion salpreimagtge ( 𝜑 → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ 𝐶 ≤ 𝐵 } ∈ 𝑆 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 salpreimagtge.x ⊢ Ⅎ 𝑥 𝜑
2 salpreimagtge.a ⊢ Ⅎ 𝑎 𝜑
3 salpreimagtge.s ⊢ ( 𝜑 → 𝑆 ∈ SAlg )
4 salpreimagtge.b ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐴 ) → 𝐵 ∈ ℝ* )
5 salpreimagtge.p ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ ) → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ 𝑎 < 𝐵 } ∈ 𝑆 )
6 salpreimagtge.c ⊢ ( 𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ )
7 1 4 6 preimageiingt ⊢ ( 𝜑 → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ 𝐶 ≤ 𝐵 } = ∩ 𝑛 ∈ ℕ { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) < 𝐵 } )
8 nnct ⊢ ℕ ≼ ω
9 8 a1i ⊢ ( 𝜑 → ℕ ≼ ω )
10 nnn0 ⊢ ℕ ≠ ∅
11 10 a1i ⊢ ( 𝜑 → ℕ ≠ ∅ )
12 6 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ ) → 𝐶 ∈ ℝ )
13 nnrecre ⊢ ( 𝑛 ∈ ℕ → ( 1 / 𝑛 ) ∈ ℝ )
14 13 adantl ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ ) → ( 1 / 𝑛 ) ∈ ℝ )
15 12 14 resubcld ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ ) → ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) ∈ ℝ )
16 nfv ⊢ Ⅎ 𝑎 ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) ∈ ℝ
17 2 16 nfan ⊢ Ⅎ 𝑎 ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) ∈ ℝ )
18 nfv ⊢ Ⅎ 𝑎 { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) < 𝐵 } ∈ 𝑆
19 17 18 nfim ⊢ Ⅎ 𝑎 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) ∈ ℝ ) → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) < 𝐵 } ∈ 𝑆 )
20 ovex ⊢ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) ∈ V
21 eleq1 ⊢ ( 𝑎 = ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) → ( 𝑎 ∈ ℝ ↔ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) ∈ ℝ ) )
22 21 anbi2d ⊢ ( 𝑎 = ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) → ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ ) ↔ ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) ∈ ℝ ) ) )
23 breq1 ⊢ ( 𝑎 = ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) → ( 𝑎 < 𝐵 ↔ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) < 𝐵 ) )
24 23 rabbidv ⊢ ( 𝑎 = ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ 𝑎 < 𝐵 } = { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) < 𝐵 } )
25 24 eleq1d ⊢ ( 𝑎 = ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) → ( { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ 𝑎 < 𝐵 } ∈ 𝑆 ↔ { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) < 𝐵 } ∈ 𝑆 ) )
26 22 25 imbi12d ⊢ ( 𝑎 = ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) → ( ( ( 𝜑 ∧ 𝑎 ∈ ℝ ) → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ 𝑎 < 𝐵 } ∈ 𝑆 ) ↔ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) ∈ ℝ ) → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) < 𝐵 } ∈ 𝑆 ) ) )
27 19 20 26 5 vtoclf ⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) ∈ ℝ ) → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) < 𝐵 } ∈ 𝑆 )
28 15 27 syldan ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ ) → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) < 𝐵 } ∈ 𝑆 )
29 3 9 11 28 saliincl ⊢ ( 𝜑 → ∩ 𝑛 ∈ ℕ { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ ( 𝐶 − ( 1 / 𝑛 ) ) < 𝐵 } ∈ 𝑆 )
30 7 29 eqeltrd ⊢ ( 𝜑 → { 𝑥 ∈ 𝐴 ∣ 𝐶 ≤ 𝐵 } ∈ 𝑆 )