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Theorem mbfaddlem

Description: The sum of two measurable functions is measurable. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Aug-2014)

Ref Expression
Hypotheses mbfadd.1 φ F MblFn
mbfadd.2 φ G MblFn
mbfadd.3 φ F : A
mbfadd.4 φ G : A
Assertion mbfaddlem φ F + f G MblFn

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mbfadd.1 φ F MblFn
2 mbfadd.2 φ G MblFn
3 mbfadd.3 φ F : A
4 mbfadd.4 φ G : A
5 readdcl x y x + y
6 5 adantl φ x y x + y
7 3 fdmd φ dom F = A
8 mbfdm F MblFn dom F dom vol
9 1 8 syl φ dom F dom vol
10 7 9 eqeltrrd φ A dom vol
11 inidm A A = A
12 6 3 4 10 10 11 off φ F + f G : A
13 eliun x r F -1 r +∞ G -1 y r +∞ r x F -1 r +∞ G -1 y r +∞
14 r19.42v r x A F x r +∞ G x y r +∞ x A r F x r +∞ G x y r +∞
15 simplr φ y x A y
16 4 adantr φ y G : A
17 16 ffvelrnda φ y x A G x
18 3 adantr φ y F : A
19 18 ffvelrnda φ y x A F x
20 15 17 19 ltsubaddd φ y x A y G x < F x y < F x + G x
21 15 adantr φ y x A r y
22 qre r r
23 22 adantl φ y x A r r
24 17 adantr φ y x A r G x
25 ltsub23 y r G x y r < G x y G x < r
26 21 23 24 25 syl3anc φ y x A r y r < G x y G x < r
27 26 anbi1cd φ y x A r r < F x y r < G x y G x < r r < F x
28 27 rexbidva φ y x A r r < F x y r < G x r y G x < r r < F x
29 15 17 resubcld φ y x A y G x
30 29 adantr φ y x A r y G x
31 19 adantr φ y x A r F x
32 lttr y G x r F x y G x < r r < F x y G x < F x
33 30 23 31 32 syl3anc φ y x A r y G x < r r < F x y G x < F x
34 33 rexlimdva φ y x A r y G x < r r < F x y G x < F x
35 qbtwnre y G x F x y G x < F x r y G x < r r < F x
36 35 3expia y G x F x y G x < F x r y G x < r r < F x
37 29 19 36 syl2anc φ y x A y G x < F x r y G x < r r < F x
38 34 37 impbid φ y x A r y G x < r r < F x y G x < F x
39 28 38 bitrd φ y x A r r < F x y r < G x y G x < F x
40 3 ffnd φ F Fn A
41 40 adantr φ y F Fn A
42 4 ffnd φ G Fn A
43 42 adantr φ y G Fn A
44 10 adantr φ y A dom vol
45 eqidd φ y x A F x = F x
46 eqidd φ y x A G x = G x
47 41 43 44 44 11 45 46 ofval φ y x A F + f G x = F x + G x
48 47 breq2d φ y x A y < F + f G x y < F x + G x
49 20 39 48 3bitr4d φ y x A r r < F x y r < G x y < F + f G x
50 23 rexrd φ y x A r r *
51 elioopnf r * F x r +∞ F x r < F x
52 50 51 syl φ y x A r F x r +∞ F x r < F x
53 31 52 mpbirand φ y x A r F x r +∞ r < F x
54 21 23 resubcld φ y x A r y r
55 54 rexrd φ y x A r y r *
56 elioopnf y r * G x y r +∞ G x y r < G x
57 55 56 syl φ y x A r G x y r +∞ G x y r < G x
58 24 57 mpbirand φ y x A r G x y r +∞ y r < G x
59 53 58 anbi12d φ y x A r F x r +∞ G x y r +∞ r < F x y r < G x
60 59 rexbidva φ y x A r F x r +∞ G x y r +∞ r r < F x y r < G x
61 12 adantr φ y F + f G : A
62 61 ffvelrnda φ y x A F + f G x
63 15 rexrd φ y x A y *
64 elioopnf y * F + f G x y +∞ F + f G x y < F + f G x
65 63 64 syl φ y x A F + f G x y +∞ F + f G x y < F + f G x
66 62 65 mpbirand φ y x A F + f G x y +∞ y < F + f G x
67 49 60 66 3bitr4d φ y x A r F x r +∞ G x y r +∞ F + f G x y +∞
68 67 pm5.32da φ y x A r F x r +∞ G x y r +∞ x A F + f G x y +∞
69 14 68 syl5bb φ y r x A F x r +∞ G x y r +∞ x A F + f G x y +∞
70 elpreima F Fn A x F -1 r +∞ x A F x r +∞
71 41 70 syl φ y x F -1 r +∞ x A F x r +∞
72 elpreima G Fn A x G -1 y r +∞ x A G x y r +∞
73 43 72 syl φ y x G -1 y r +∞ x A G x y r +∞
74 71 73 anbi12d φ y x F -1 r +∞ x G -1 y r +∞ x A F x r +∞ x A G x y r +∞
75 elin x F -1 r +∞ G -1 y r +∞ x F -1 r +∞ x G -1 y r +∞
76 anandi x A F x r +∞ G x y r +∞ x A F x r +∞ x A G x y r +∞
77 74 75 76 3bitr4g φ y x F -1 r +∞ G -1 y r +∞ x A F x r +∞ G x y r +∞
78 77 rexbidv φ y r x F -1 r +∞ G -1 y r +∞ r x A F x r +∞ G x y r +∞
79 12 ffnd φ F + f G Fn A
80 79 adantr φ y F + f G Fn A
81 elpreima F + f G Fn A x F + f G -1 y +∞ x A F + f G x y +∞
82 80 81 syl φ y x F + f G -1 y +∞ x A F + f G x y +∞
83 69 78 82 3bitr4d φ y r x F -1 r +∞ G -1 y r +∞ x F + f G -1 y +∞
84 13 83 syl5bb φ y x r F -1 r +∞ G -1 y r +∞ x F + f G -1 y +∞
85 84 eqrdv φ y r F -1 r +∞ G -1 y r +∞ = F + f G -1 y +∞
86 qnnen
87 endom
88 86 87 ax-mp
89 mbfima F MblFn F : A F -1 r +∞ dom vol
90 1 3 89 syl2anc φ F -1 r +∞ dom vol
91 mbfima G MblFn G : A G -1 y r +∞ dom vol
92 2 4 91 syl2anc φ G -1 y r +∞ dom vol
93 inmbl F -1 r +∞ dom vol G -1 y r +∞ dom vol F -1 r +∞ G -1 y r +∞ dom vol
94 90 92 93 syl2anc φ F -1 r +∞ G -1 y r +∞ dom vol
95 94 ad2antrr φ y r F -1 r +∞ G -1 y r +∞ dom vol
96 95 ralrimiva φ y r F -1 r +∞ G -1 y r +∞ dom vol
97 iunmbl2 r F -1 r +∞ G -1 y r +∞ dom vol r F -1 r +∞ G -1 y r +∞ dom vol
98 88 96 97 sylancr φ y r F -1 r +∞ G -1 y r +∞ dom vol
99 85 98 eqeltrrd φ y F + f G -1 y +∞ dom vol
100 12 99 ismbf3d φ F + f G MblFn