Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  smfco Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem smfco 39687
 Description: The composition of a Borel sigma-measurable function with a sigma-measurable function, is sigma-measurable. Proposition 121E (g) of [Fremlin1] p. 37 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 26-Jun-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
smfco.s (𝜑𝑆 ∈ SAlg)
smfco.f (𝜑𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆))
smfco.j 𝐽 = (topGen‘ran (,))
smfco.b 𝐵 = (SalGen‘𝐽)
smfco.h (𝜑𝐻 ∈ (SMblFn‘𝐵))
Assertion
Ref Expression
smfco (𝜑 → (𝐻𝐹) ∈ (SMblFn‘𝑆))

Proof of Theorem smfco
Dummy variables 𝑒 𝑎 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nfv 1830 . 2 𝑎𝜑
2 smfco.s . 2 (𝜑𝑆 ∈ SAlg)
3 cnvimass 5404 . . . 4 (𝐹 “ dom 𝐻) ⊆ dom 𝐹
43a1i 11 . . 3 (𝜑 → (𝐹 “ dom 𝐻) ⊆ dom 𝐹)
5 smfco.f . . . 4 (𝜑𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆))
6 eqid 2610 . . . 4 dom 𝐹 = dom 𝐹
72, 5, 6smfdmss 39619 . . 3 (𝜑 → dom 𝐹 𝑆)
84, 7sstrd 3578 . 2 (𝜑 → (𝐹 “ dom 𝐻) ⊆ 𝑆)
9 smfco.j . . . . . . . . 9 𝐽 = (topGen‘ran (,))
10 retop 22375 . . . . . . . . 9 (topGen‘ran (,)) ∈ Top
119, 10eqeltri 2684 . . . . . . . 8 𝐽 ∈ Top
1211a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑𝐽 ∈ Top)
13 smfco.b . . . . . . 7 𝐵 = (SalGen‘𝐽)
1412, 13salgencld 39243 . . . . . 6 (𝜑𝐵 ∈ SAlg)
15 smfco.h . . . . . 6 (𝜑𝐻 ∈ (SMblFn‘𝐵))
16 eqid 2610 . . . . . 6 dom 𝐻 = dom 𝐻
1714, 15, 16smff 39618 . . . . 5 (𝜑𝐻:dom 𝐻⟶ℝ)
1817ffund 5962 . . . 4 (𝜑 → Fun 𝐻)
192, 5, 6smff 39618 . . . . 5 (𝜑𝐹:dom 𝐹⟶ℝ)
2019ffund 5962 . . . 4 (𝜑 → Fun 𝐹)
2118, 20fco3 38416 . . 3 (𝜑 → (𝐻𝐹):(𝐹 “ dom 𝐻)⟶ran 𝐻)
2217frnd 38421 . . 3 (𝜑 → ran 𝐻 ⊆ ℝ)
2321, 22fssd 5970 . 2 (𝜑 → (𝐻𝐹):(𝐹 “ dom 𝐻)⟶ℝ)
2423adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝐻𝐹):(𝐹 “ dom 𝐻)⟶ℝ)
25 rexr 9964 . . . . . . 7 (𝑎 ∈ ℝ → 𝑎 ∈ ℝ*)
2625adantl 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → 𝑎 ∈ ℝ*)
2724, 26preimaioomnf 39606 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → ((𝐻𝐹) “ (-∞(,)𝑎)) = {𝑥 ∈ (𝐹 “ dom 𝐻) ∣ ((𝐻𝐹)‘𝑥) < 𝑎})
2827eqcomd 2616 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ (𝐹 “ dom 𝐻) ∣ ((𝐻𝐹)‘𝑥) < 𝑎} = ((𝐻𝐹) “ (-∞(,)𝑎)))
29 cnvco 5230 . . . . . 6 (𝐻𝐹) = (𝐹𝐻)
3029imaeq1i 5382 . . . . 5 ((𝐻𝐹) “ (-∞(,)𝑎)) = ((𝐹𝐻) “ (-∞(,)𝑎))
3130a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → ((𝐻𝐹) “ (-∞(,)𝑎)) = ((𝐹𝐻) “ (-∞(,)𝑎)))
32 imaco 5557 . . . . 5 ((𝐹𝐻) “ (-∞(,)𝑎)) = (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)))
3332a1i 11 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → ((𝐹𝐻) “ (-∞(,)𝑎)) = (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))))
3428, 31, 333eqtrd 2648 . . 3 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ (𝐹 “ dom 𝐻) ∣ ((𝐻𝐹)‘𝑥) < 𝑎} = (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))))
3517adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → 𝐻:dom 𝐻⟶ℝ)
3635, 26preimaioomnf 39606 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = {𝑥 ∈ dom 𝐻 ∣ (𝐻𝑥) < 𝑎})
3736eqcomd 2616 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ dom 𝐻 ∣ (𝐻𝑥) < 𝑎} = (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)))
3837eqcomd 2616 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = {𝑥 ∈ dom 𝐻 ∣ (𝐻𝑥) < 𝑎})
3914adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ SAlg)
4015adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → 𝐻 ∈ (SMblFn‘𝐵))
41 simpr 476 . . . . . . 7 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → 𝑎 ∈ ℝ)
4239, 40, 16, 41smfpreimalt 39617 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ dom 𝐻 ∣ (𝐻𝑥) < 𝑎} ∈ (𝐵t dom 𝐻))
4338, 42eqeltrd 2688 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) ∈ (𝐵t dom 𝐻))
4414elexd 3187 . . . . . . 7 (𝜑𝐵 ∈ V)
4515dmexd 38417 . . . . . . 7 (𝜑 → dom 𝐻 ∈ V)
46 elrest 15911 . . . . . . 7 ((𝐵 ∈ V ∧ dom 𝐻 ∈ V) → ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) ∈ (𝐵t dom 𝐻) ↔ ∃𝑒𝐵 (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)))
4744, 45, 46syl2anc 691 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) ∈ (𝐵t dom 𝐻) ↔ ∃𝑒𝐵 (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)))
4847adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) ∈ (𝐵t dom 𝐻) ↔ ∃𝑒𝐵 (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)))
4943, 48mpbid 221 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → ∃𝑒𝐵 (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻))
50 imaeq2 5381 . . . . . . . . 9 ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) = (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)))
51503ad2ant3 1077 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑒𝐵 ∧ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) = (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)))
52 ovex 6577 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆t dom 𝐹) ∈ V
5352a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝑆t dom 𝐹) ∈ V)
545elexd 3187 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝐹 ∈ V)
55 cnvexg 7005 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐹 ∈ V → 𝐹 ∈ V)
5654, 55syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐹 ∈ V)
57 imaexg 6995 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐹 ∈ V → (𝐹 “ dom 𝐻) ∈ V)
5856, 57syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐹 “ dom 𝐻) ∈ V)
5958adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝐹 “ dom 𝐻) ∈ V)
602adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑒𝐵) → 𝑆 ∈ SAlg)
615adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑒𝐵) → 𝐹 ∈ (SMblFn‘𝑆))
62 simpr 476 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑒𝐵) → 𝑒𝐵)
63 eqid 2610 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹𝑒) = (𝐹𝑒)
6460, 61, 6, 9, 13, 62, 63smfpimbor1 39685 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝐹𝑒) ∈ (𝑆t dom 𝐹))
65 eqid 2610 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)) = ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻))
6653, 59, 64, 65elrestd 38322 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑒𝐵) → ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)) ∈ ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻)))
67 inpreima 6250 . . . . . . . . . . . . 13 (Fun 𝐹 → (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) = ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)))
6820, 67syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) = ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)))
6968adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) = ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)))
705dmexd 38417 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → dom 𝐹 ∈ V)
71 restabs 20779 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑆 ∈ SAlg ∧ (𝐹 “ dom 𝐻) ⊆ dom 𝐹 ∧ dom 𝐹 ∈ V) → ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻)) = (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
722, 4, 70, 71syl3anc 1318 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻)) = (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
7372eqcomd 2616 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)) = ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻)))
7473adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)) = ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻)))
7569, 74eleq12d 2682 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑒𝐵) → ((𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)) ↔ ((𝐹𝑒) ∩ (𝐹 “ dom 𝐻)) ∈ ((𝑆t dom 𝐹) ↾t (𝐹 “ dom 𝐻))))
7666, 75mpbird 246 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑒𝐵) → (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
77763adant3 1074 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑒𝐵 ∧ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)) → (𝐹 “ (𝑒 ∩ dom 𝐻)) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
7851, 77eqeltrd 2688 . . . . . . 7 ((𝜑𝑒𝐵 ∧ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻)) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
79783exp 1256 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑒𝐵 → ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))))
8079adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝑒𝐵 → ((𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))))
8180rexlimdv 3012 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (∃𝑒𝐵 (𝐻 “ (-∞(,)𝑎)) = (𝑒 ∩ dom 𝐻) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻))))
8249, 81mpd 15 . . 3 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → (𝐹 “ (𝐻 “ (-∞(,)𝑎))) ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
8334, 82eqeltrd 2688 . 2 ((𝜑𝑎 ∈ ℝ) → {𝑥 ∈ (𝐹 “ dom 𝐻) ∣ ((𝐻𝐹)‘𝑥) < 𝑎} ∈ (𝑆t (𝐹 “ dom 𝐻)))
841, 2, 8, 23, 83issmfd 39621 1 (𝜑 → (𝐻𝐹) ∈ (SMblFn‘𝑆))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 195   ∧ wa 383   ∧ w3a 1031   = wceq 1475   ∈ wcel 1977  ∃wrex 2897  {crab 2900  Vcvv 3173   ∩ cin 3539   ⊆ wss 3540  ∪ cuni 4372   class class class wbr 4583  ◡ccnv 5037  dom cdm 5038  ran crn 5039   “ cima 5041   ∘ ccom 5042  Fun wfun 5798  ⟶wf 5800  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  ℝcr 9814  -∞cmnf 9951  ℝ*cxr 9952   < clt 9953  (,)cioo 12046   ↾t crest 15904  topGenctg 15921  Topctop 20517  SAlgcsalg 39204  SalGencsalgen 39208  SMblFncsmblfn 39586 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-inf2 8421  ax-cc 9140  ax-ac2 9168  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-iin 4458  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-se 4998  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-isom 5813  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-oadd 7451  df-omul 7452  df-er 7629  df-map 7746  df-pm 7747  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-sup 8231  df-inf 8232  df-oi 8298  df-card 8648  df-acn 8651  df-ac 8822  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-q 11665  df-rp 11709  df-ioo 12050  df-ico 12052  df-fl 12455  df-rest 15906  df-topgen 15927  df-top 20521  df-bases 20522  df-salg 39205  df-salgen 39209  df-smblfn 39587 This theorem is referenced by: (None)
 Copyright terms: Public domain W3C validator