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Theorem sxbrsigalem3

Description: The sigma-algebra generated by the closed half-spaces of ( RR X. RR ) is a subset of the sigma-algebra generated by the closed sets of ( RR X. RR ) . (Contributed by Thierry Arnoux, 11-Oct-2017)

Ref Expression
Hypothesis sxbrsiga.0 ⊢ 𝐽 = ( topGen ‘ ran (,) )
Assertion sxbrsigalem3 ( sigaGen ‘ ( ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ∪ ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ) ) ⊆ ( sigaGen ‘ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sxbrsiga.0 ⊢ 𝐽 = ( topGen ‘ ran (,) )
2 sxbrsigalem0 ⊢ ∪ ( ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ∪ ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ) = ( ℝ × ℝ )
3 retop ⊢ ( topGen ‘ ran (,) ) ∈ Top
4 1 3 eqeltri ⊢ 𝐽 ∈ Top
5 4 4 txtopi ⊢ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ∈ Top
6 uniretop ⊢ ℝ = ∪ ( topGen ‘ ran (,) )
7 1 unieqi ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ ( topGen ‘ ran (,) )
8 6 7 eqtr4i ⊢ ℝ = ∪ 𝐽
9 4 4 8 8 txunii ⊢ ( ℝ × ℝ ) = ∪ ( 𝐽 ×t 𝐽 )
10 5 9 unicls ⊢ ∪ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) = ( ℝ × ℝ )
11 2 10 eqtr4i ⊢ ∪ ( ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ∪ ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ) = ∪ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) )
12 ovex ⊢ ( 𝑒 [,) +∞ ) ∈ V
13 reex ⊢ ℝ ∈ V
14 12 13 xpex ⊢ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ∈ V
15 eqid ⊢ ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) = ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) )
16 14 15 fnmpti ⊢ ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) Fn ℝ
17 oveq1 ⊢ ( 𝑒 = 𝑢 → ( 𝑒 [,) +∞ ) = ( 𝑢 [,) +∞ ) )
18 17 xpeq1d ⊢ ( 𝑒 = 𝑢 → ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) = ( ( 𝑢 [,) +∞ ) × ℝ ) )
19 ovex ⊢ ( 𝑢 [,) +∞ ) ∈ V
20 19 13 xpex ⊢ ( ( 𝑢 [,) +∞ ) × ℝ ) ∈ V
21 18 15 20 fvmpt ⊢ ( 𝑢 ∈ ℝ → ( ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ‘ 𝑢 ) = ( ( 𝑢 [,) +∞ ) × ℝ ) )
22 icopnfcld ⊢ ( 𝑢 ∈ ℝ → ( 𝑢 [,) +∞ ) ∈ ( Clsd ‘ ( topGen ‘ ran (,) ) ) )
23 1 fveq2i ⊢ ( Clsd ‘ 𝐽 ) = ( Clsd ‘ ( topGen ‘ ran (,) ) )
24 22 23 eleqtrrdi ⊢ ( 𝑢 ∈ ℝ → ( 𝑢 [,) +∞ ) ∈ ( Clsd ‘ 𝐽 ) )
25 dif0 ⊢ ( ℝ ∖ ∅ ) = ℝ
26 0opn ⊢ ( 𝐽 ∈ Top → ∅ ∈ 𝐽 )
27 4 26 ax-mp ⊢ ∅ ∈ 𝐽
28 8 opncld ⊢ ( ( 𝐽 ∈ Top ∧ ∅ ∈ 𝐽 ) → ( ℝ ∖ ∅ ) ∈ ( Clsd ‘ 𝐽 ) )
29 4 27 28 mp2an ⊢ ( ℝ ∖ ∅ ) ∈ ( Clsd ‘ 𝐽 )
30 25 29 eqeltrri ⊢ ℝ ∈ ( Clsd ‘ 𝐽 )
31 txcld ⊢ ( ( ( 𝑢 [,) +∞ ) ∈ ( Clsd ‘ 𝐽 ) ∧ ℝ ∈ ( Clsd ‘ 𝐽 ) ) → ( ( 𝑢 [,) +∞ ) × ℝ ) ∈ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )
32 24 30 31 sylancl ⊢ ( 𝑢 ∈ ℝ → ( ( 𝑢 [,) +∞ ) × ℝ ) ∈ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )
33 21 32 eqeltrd ⊢ ( 𝑢 ∈ ℝ → ( ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ‘ 𝑢 ) ∈ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )
34 33 rgen ⊢ ∀ 𝑢 ∈ ℝ ( ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ‘ 𝑢 ) ∈ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) )
35 fnfvrnss ⊢ ( ( ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) Fn ℝ ∧ ∀ 𝑢 ∈ ℝ ( ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ‘ 𝑢 ) ∈ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ) → ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ⊆ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )
36 16 34 35 mp2an ⊢ ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ⊆ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) )
37 ovex ⊢ ( 𝑓 [,) +∞ ) ∈ V
38 13 37 xpex ⊢ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ∈ V
39 eqid ⊢ ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) = ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) )
40 38 39 fnmpti ⊢ ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) Fn ℝ
41 oveq1 ⊢ ( 𝑓 = 𝑣 → ( 𝑓 [,) +∞ ) = ( 𝑣 [,) +∞ ) )
42 41 xpeq2d ⊢ ( 𝑓 = 𝑣 → ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) = ( ℝ × ( 𝑣 [,) +∞ ) ) )
43 ovex ⊢ ( 𝑣 [,) +∞ ) ∈ V
44 13 43 xpex ⊢ ( ℝ × ( 𝑣 [,) +∞ ) ) ∈ V
45 42 39 44 fvmpt ⊢ ( 𝑣 ∈ ℝ → ( ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ‘ 𝑣 ) = ( ℝ × ( 𝑣 [,) +∞ ) ) )
46 icopnfcld ⊢ ( 𝑣 ∈ ℝ → ( 𝑣 [,) +∞ ) ∈ ( Clsd ‘ ( topGen ‘ ran (,) ) ) )
47 46 23 eleqtrrdi ⊢ ( 𝑣 ∈ ℝ → ( 𝑣 [,) +∞ ) ∈ ( Clsd ‘ 𝐽 ) )
48 txcld ⊢ ( ( ℝ ∈ ( Clsd ‘ 𝐽 ) ∧ ( 𝑣 [,) +∞ ) ∈ ( Clsd ‘ 𝐽 ) ) → ( ℝ × ( 𝑣 [,) +∞ ) ) ∈ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )
49 30 47 48 sylancr ⊢ ( 𝑣 ∈ ℝ → ( ℝ × ( 𝑣 [,) +∞ ) ) ∈ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )
50 45 49 eqeltrd ⊢ ( 𝑣 ∈ ℝ → ( ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ‘ 𝑣 ) ∈ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )
51 50 rgen ⊢ ∀ 𝑣 ∈ ℝ ( ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ‘ 𝑣 ) ∈ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) )
52 fnfvrnss ⊢ ( ( ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) Fn ℝ ∧ ∀ 𝑣 ∈ ℝ ( ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ‘ 𝑣 ) ∈ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ) → ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ⊆ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )
53 40 51 52 mp2an ⊢ ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ⊆ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) )
54 36 53 unssi ⊢ ( ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ∪ ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ) ⊆ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) )
55 fvex ⊢ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ∈ V
56 sssigagen ⊢ ( ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ∈ V → ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ⊆ ( sigaGen ‘ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ) )
57 55 56 ax-mp ⊢ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ⊆ ( sigaGen ‘ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )
58 54 57 sstri ⊢ ( ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ∪ ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ) ⊆ ( sigaGen ‘ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )
59 sigagenss2 ⊢ ( ( ∪ ( ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ∪ ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ) = ∪ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ∧ ( ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ∪ ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ) ⊆ ( sigaGen ‘ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ) ∧ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ∈ V ) → ( sigaGen ‘ ( ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ∪ ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ) ) ⊆ ( sigaGen ‘ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) ) )
60 11 58 55 59 mp3an ⊢ ( sigaGen ‘ ( ran ( 𝑒 ∈ ℝ ↦ ( ( 𝑒 [,) +∞ ) × ℝ ) ) ∪ ran ( 𝑓 ∈ ℝ ↦ ( ℝ × ( 𝑓 [,) +∞ ) ) ) ) ) ⊆ ( sigaGen ‘ ( Clsd ‘ ( 𝐽 ×t 𝐽 ) ) )