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Theorem smfliminflem

Description: The inferior limit of a countable set of sigma-measurable functions is sigma-measurable. Proposition 121F (e) of Fremlin1 p. 39 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 2-Jan-2022)

Ref Expression
Hypotheses smfliminflem.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
smfliminflem.z 𝑍 = ( ℤ𝑀 )
smfliminflem.s ( 𝜑𝑆 ∈ SAlg )
smfliminflem.f ( 𝜑𝐹 : 𝑍 ⟶ ( SMblFn ‘ 𝑆 ) )
smfliminflem.d 𝐷 = { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ }
smfliminflem.g 𝐺 = ( 𝑥𝐷 ↦ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
Assertion smfliminflem ( 𝜑𝐺 ∈ ( SMblFn ‘ 𝑆 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 smfliminflem.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
2 smfliminflem.z 𝑍 = ( ℤ𝑀 )
3 smfliminflem.s ( 𝜑𝑆 ∈ SAlg )
4 smfliminflem.f ( 𝜑𝐹 : 𝑍 ⟶ ( SMblFn ‘ 𝑆 ) )
5 smfliminflem.d 𝐷 = { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ }
6 smfliminflem.g 𝐺 = ( 𝑥𝐷 ↦ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
7 6 a1i ( 𝜑𝐺 = ( 𝑥𝐷 ↦ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) )
8 ssrab2 { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ } ⊆ 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 )
9 5 8 eqsstri 𝐷 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 )
10 id ( 𝑥𝐷𝑥𝐷 )
11 9 10 sseldi ( 𝑥𝐷𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) )
12 eqid 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) = 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 )
13 2 12 allbutfi ( 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ↔ ∃ 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) )
14 11 13 sylib ( 𝑥𝐷 → ∃ 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) )
15 14 adantl ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → ∃ 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) )
16 nfv 𝑚 ( 𝜑𝑛𝑍 )
17 nfra1 𝑚𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 )
18 16 17 nfan 𝑚 ( ( 𝜑𝑛𝑍 ) ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) )
19 2 fvexi 𝑍 ∈ V
20 19 a1i ( ( ( 𝜑𝑛𝑍 ) ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) → 𝑍 ∈ V )
21 2 eluzelz2 ( 𝑛𝑍𝑛 ∈ ℤ )
22 21 zred ( 𝑛𝑍𝑛 ∈ ℝ )
23 22 ad2antlr ( ( ( 𝜑𝑛𝑍 ) ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) → 𝑛 ∈ ℝ )
24 simpll ( ( ( 𝜑𝑛𝑍 ) ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) → 𝜑 )
25 elinel1 ( 𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) → 𝑚𝑍 )
26 3 adantr ( ( 𝜑𝑚𝑍 ) → 𝑆 ∈ SAlg )
27 4 ffvelrnda ( ( 𝜑𝑚𝑍 ) → ( 𝐹𝑚 ) ∈ ( SMblFn ‘ 𝑆 ) )
28 eqid dom ( 𝐹𝑚 ) = dom ( 𝐹𝑚 )
29 26 27 28 smff ( ( 𝜑𝑚𝑍 ) → ( 𝐹𝑚 ) : dom ( 𝐹𝑚 ) ⟶ ℝ )
30 24 25 29 syl2an ( ( ( ( 𝜑𝑛𝑍 ) ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) ∧ 𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → ( 𝐹𝑚 ) : dom ( 𝐹𝑚 ) ⟶ ℝ )
31 simplr ( ( ( 𝑛𝑍 ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) ∧ 𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) )
32 eqid ( ℤ𝑛 ) = ( ℤ𝑛 )
33 21 adantr ( ( 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → 𝑛 ∈ ℤ )
34 2 25 eluzelz2d ( 𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) → 𝑚 ∈ ℤ )
35 34 adantl ( ( 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → 𝑚 ∈ ℤ )
36 22 rexrd ( 𝑛𝑍𝑛 ∈ ℝ* )
37 36 adantr ( ( 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → 𝑛 ∈ ℝ* )
38 pnfxr +∞ ∈ ℝ*
39 38 a1i ( ( 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → +∞ ∈ ℝ* )
40 elinel2 ( 𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) → 𝑚 ∈ ( 𝑛 [,) +∞ ) )
41 40 adantl ( ( 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → 𝑚 ∈ ( 𝑛 [,) +∞ ) )
42 37 39 41 icogelbd ( ( 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → 𝑛𝑚 )
43 32 33 35 42 eluzd ( ( 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) )
44 43 adantlr ( ( ( 𝑛𝑍 ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) ∧ 𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) )
45 rspa ( ( ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ∧ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) ) → 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) )
46 31 44 45 syl2anc ( ( ( 𝑛𝑍 ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) ∧ 𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) )
47 46 adantlll ( ( ( ( 𝜑𝑛𝑍 ) ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) ∧ 𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) )
48 30 47 ffvelrnd ( ( ( ( 𝜑𝑛𝑍 ) ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) ∧ 𝑚 ∈ ( 𝑍 ∩ ( 𝑛 [,) +∞ ) ) ) → ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ∈ ℝ )
49 18 20 23 48 liminfval4 ( ( ( 𝜑𝑛𝑍 ) ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
50 49 rexlimdva2 ( 𝜑 → ( ∃ 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) )
51 50 adantr ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → ( ∃ 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) )
52 15 51 mpd ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
53 52 xnegeqd ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → -𝑒 ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
54 19 mptex ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ∈ V
55 54 limsupcli ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ*
56 55 xnegnegi -𝑒 -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) )
57 56 a1i ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → -𝑒 -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
58 53 57 eqtr2d ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
59 5 rabeq2i ( 𝑥𝐷 ↔ ( 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∧ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) )
60 59 simprbi ( 𝑥𝐷 → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
61 60 adantl ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
62 61 rexnegd ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → -𝑒 ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = - ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
63 58 62 eqtr2d ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → - ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
64 61 renegcld ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → - ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
65 63 64 eqeltrrd ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
66 65 rexnegd ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = - ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
67 52 66 eqtrd ( ( 𝜑𝑥𝐷 ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = - ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
68 67 mpteq2dva ( 𝜑 → ( 𝑥𝐷 ↦ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) = ( 𝑥𝐷 ↦ - ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) )
69 7 68 eqtrd ( 𝜑𝐺 = ( 𝑥𝐷 ↦ - ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) )
70 nfv 𝑥 𝜑
71 21 32 uzn0d ( 𝑛𝑍 → ( ℤ𝑛 ) ≠ ∅ )
72 fvex ( 𝐹𝑚 ) ∈ V
73 72 dmex dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V
74 73 rgenw 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V
75 74 a1i ( 𝑛𝑍 → ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V )
76 iinexg ( ( ( ℤ𝑛 ) ≠ ∅ ∧ ∀ 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V ) → 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V )
77 71 75 76 syl2anc ( 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V )
78 77 rgen 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V
79 iunexg ( ( 𝑍 ∈ V ∧ ∀ 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V ) → 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V )
80 19 78 79 mp2an 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V
81 80 9 ssexi 𝐷 ∈ V
82 81 a1i ( 𝜑𝐷 ∈ V )
83 5 a1i ( 𝜑𝐷 = { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ } )
84 13 biimpi ( 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) → ∃ 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) )
85 50 imp ( ( 𝜑 ∧ ∃ 𝑛𝑍𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
86 84 85 sylan2 ( ( 𝜑𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
87 55 a1i ( ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∧ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) → ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ* )
88 simpl ( ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∧ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
89 simpr ( ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∧ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
90 88 89 eqeltrrd ( ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∧ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) → -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
91 xnegrecl2 ( ( ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ* ∧ -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) → ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
92 87 90 91 syl2anc ( ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∧ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) → ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
93 simpl ( ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∧ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
94 xnegrecl ( ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ → -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
95 94 adantl ( ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∧ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) → -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
96 93 95 eqeltrd ( ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∧ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) → ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ )
97 92 96 impbida ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) = -𝑒 ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) → ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ↔ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) )
98 86 97 syl ( ( 𝜑𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ) → ( ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ↔ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ ) )
99 98 rabbidva ( 𝜑 → { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim inf ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ } = { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ } )
100 83 99 eqtrd ( 𝜑𝐷 = { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ } )
101 70 100 mpteq1df ( 𝜑 → ( 𝑥𝐷 ↦ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) = ( 𝑥 ∈ { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ } ↦ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) )
102 nfv 𝑚 𝜑
103 nfv 𝑛 𝜑
104 negex - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ∈ V
105 104 a1i ( ( 𝜑𝑚𝑍𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) → - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ∈ V )
106 nfv 𝑥 ( 𝜑𝑚𝑍 )
107 73 a1i ( ( 𝜑𝑚𝑍 ) → dom ( 𝐹𝑚 ) ∈ V )
108 29 ffvelrnda ( ( ( 𝜑𝑚𝑍 ) ∧ 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ) → ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ∈ ℝ )
109 29 feqmptd ( ( 𝜑𝑚𝑍 ) → ( 𝐹𝑚 ) = ( 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) )
110 109 27 eqeltrrd ( ( 𝜑𝑚𝑍 ) → ( 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ↦ ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ∈ ( SMblFn ‘ 𝑆 ) )
111 106 26 107 108 110 smfneg ( ( 𝜑𝑚𝑍 ) → ( 𝑥 ∈ dom ( 𝐹𝑚 ) ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ∈ ( SMblFn ‘ 𝑆 ) )
112 eqid { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ } = { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ }
113 eqid ( 𝑥 ∈ { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ } ↦ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) = ( 𝑥 ∈ { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ } ↦ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) )
114 102 70 103 1 2 3 105 111 112 113 smflimsupmpt ( 𝜑 → ( 𝑥 ∈ { 𝑥 𝑛𝑍 𝑚 ∈ ( ℤ𝑛 ) dom ( 𝐹𝑚 ) ∣ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ∈ ℝ } ↦ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) ∈ ( SMblFn ‘ 𝑆 ) )
115 101 114 eqeltrd ( 𝜑 → ( 𝑥𝐷 ↦ ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) ∈ ( SMblFn ‘ 𝑆 ) )
116 70 3 82 65 115 smfneg ( 𝜑 → ( 𝑥𝐷 ↦ - ( lim sup ‘ ( 𝑚𝑍 ↦ - ( ( 𝐹𝑚 ) ‘ 𝑥 ) ) ) ) ∈ ( SMblFn ‘ 𝑆 ) )
117 69 116 eqeltrd ( 𝜑𝐺 ∈ ( SMblFn ‘ 𝑆 ) )