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Theorem fperiodmullem 40016
Description: A function with period T is also periodic with period nonnegative multiple of T. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
fperiodmullem.f (𝜑𝐹:ℝ⟶ℂ)
fperiodmullem.t (𝜑𝑇 ∈ ℝ)
fperiodmullem.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
fperiodmullem.x (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
fperiodmullem.per ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹𝑥))
Assertion
Ref Expression
fperiodmullem (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐹   𝑥,𝑇   𝑥,𝑋   𝜑,𝑥
Allowed substitution hint:   𝑁(𝑥)

Proof of Theorem fperiodmullem
Dummy variables 𝑚 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fperiodmullem.n . 2 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
2 oveq1 6820 . . . . . . 7 (𝑛 = 0 → (𝑛 · 𝑇) = (0 · 𝑇))
32oveq2d 6829 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑋 + (𝑛 · 𝑇)) = (𝑋 + (0 · 𝑇)))
43fveq2d 6356 . . . . 5 (𝑛 = 0 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹‘(𝑋 + (0 · 𝑇))))
54eqeq1d 2762 . . . 4 (𝑛 = 0 → ((𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋) ↔ (𝐹‘(𝑋 + (0 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
65imbi2d 329 . . 3 (𝑛 = 0 → ((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ↔ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (0 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))))
7 oveq1 6820 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑚 → (𝑛 · 𝑇) = (𝑚 · 𝑇))
87oveq2d 6829 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑚 → (𝑋 + (𝑛 · 𝑇)) = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)))
98fveq2d 6356 . . . . 5 (𝑛 = 𝑚 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))))
109eqeq1d 2762 . . . 4 (𝑛 = 𝑚 → ((𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋) ↔ (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
1110imbi2d 329 . . 3 (𝑛 = 𝑚 → ((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ↔ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))))
12 oveq1 6820 . . . . . . 7 (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝑛 · 𝑇) = ((𝑚 + 1) · 𝑇))
1312oveq2d 6829 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝑋 + (𝑛 · 𝑇)) = (𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇)))
1413fveq2d 6356 . . . . 5 (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))))
1514eqeq1d 2762 . . . 4 (𝑛 = (𝑚 + 1) → ((𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋) ↔ (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
1615imbi2d 329 . . 3 (𝑛 = (𝑚 + 1) → ((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ↔ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹𝑋))))
17 oveq1 6820 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 · 𝑇) = (𝑁 · 𝑇))
1817oveq2d 6829 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑁 → (𝑋 + (𝑛 · 𝑇)) = (𝑋 + (𝑁 · 𝑇)))
1918fveq2d 6356 . . . . 5 (𝑛 = 𝑁 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))))
2019eqeq1d 2762 . . . 4 (𝑛 = 𝑁 → ((𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋) ↔ (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
2120imbi2d 329 . . 3 (𝑛 = 𝑁 → ((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ↔ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))))
22 fperiodmullem.t . . . . . . . 8 (𝜑𝑇 ∈ ℝ)
2322recnd 10260 . . . . . . 7 (𝜑𝑇 ∈ ℂ)
2423mul02d 10426 . . . . . 6 (𝜑 → (0 · 𝑇) = 0)
2524oveq2d 6829 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 + (0 · 𝑇)) = (𝑋 + 0))
26 fperiodmullem.x . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
2726recnd 10260 . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
2827addid1d 10428 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 + 0) = 𝑋)
2925, 28eqtrd 2794 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 + (0 · 𝑇)) = 𝑋)
3029fveq2d 6356 . . 3 (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (0 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
31 simp3 1133 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → 𝜑)
32 simp1 1131 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → 𝑚 ∈ ℕ0)
33 simpr 479 . . . . . . 7 (((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → 𝜑)
34 simpl 474 . . . . . . 7 (((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
3533, 34mpd 15 . . . . . 6 (((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
36353adant1 1125 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
37 nn0cn 11494 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℂ)
3837adantl 473 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℂ)
39 1cnd 10248 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℂ)
4023adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑇 ∈ ℂ)
4138, 39, 40adddird 10257 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑚 + 1) · 𝑇) = ((𝑚 · 𝑇) + (1 · 𝑇)))
4241oveq2d 6829 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇)) = (𝑋 + ((𝑚 · 𝑇) + (1 · 𝑇))))
4327adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑋 ∈ ℂ)
4438, 40mulcld 10252 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑚 · 𝑇) ∈ ℂ)
4539, 40mulcld 10252 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (1 · 𝑇) ∈ ℂ)
4643, 44, 45addassd 10254 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + (1 · 𝑇)) = (𝑋 + ((𝑚 · 𝑇) + (1 · 𝑇))))
4740mulid2d 10250 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (1 · 𝑇) = 𝑇)
4847oveq2d 6829 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + (1 · 𝑇)) = ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇))
4942, 46, 483eqtr2d 2800 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇)) = ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇))
5049fveq2d 6356 . . . . . . 7 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)))
51503adant3 1127 . . . . . 6 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)))
5226adantr 472 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑋 ∈ ℝ)
53 nn0re 11493 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℝ)
5453adantl 473 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℝ)
5522adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑇 ∈ ℝ)
5654, 55remulcld 10262 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑚 · 𝑇) ∈ ℝ)
5752, 56readdcld 10261 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ)
5857ex 449 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑚 ∈ ℕ0 → (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ))
5958imdistani 728 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝜑 ∧ (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ))
60 eleq1 2827 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → (𝑥 ∈ ℝ ↔ (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ))
6160anbi2d 742 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ↔ (𝜑 ∧ (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ)))
62 oveq1 6820 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → (𝑥 + 𝑇) = ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇))
6362fveq2d 6356 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)))
64 fveq2 6352 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → (𝐹𝑥) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))))
6563, 64eqeq12d 2775 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → ((𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹𝑥) ↔ (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇)))))
6661, 65imbi12d 333 . . . . . . . . 9 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹𝑥)) ↔ ((𝜑 ∧ (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ) → (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))))))
67 fperiodmullem.per . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹𝑥))
6866, 67vtoclg 3406 . . . . . . . 8 ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ → ((𝜑 ∧ (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ) → (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇)))))
6957, 59, 68sylc 65 . . . . . . 7 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))))
70693adant3 1127 . . . . . 6 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) → (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))))
71 simp3 1133 . . . . . 6 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
7251, 70, 713eqtrd 2798 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
7331, 32, 36, 72syl3anc 1477 . . . 4 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
74733exp 1113 . . 3 (𝑚 ∈ ℕ0 → ((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) → (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹𝑋))))
756, 11, 16, 21, 30, 74nn0ind 11664 . 2 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
761, 75mpcom 38 1 (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383  w3a 1072   = wceq 1632  wcel 2139  wf 6045  cfv 6049  (class class class)co 6813  cc 10126  cr 10127  0cc0 10128  1c1 10129   + caddc 10131   · cmul 10133  0cn0 11484
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-er 7911  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-nn 11213  df-n0 11485  df-z 11570
This theorem is referenced by:  fperiodmul  40017
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