Users' Mathboxes Mathbox for Asger C. Ipsen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  knoppndvlem6 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem knoppndvlem6 32814
Description: Lemma for knoppndv 32831. (Contributed by Asger C. Ipsen, 15-Jun-2021.) (Revised by Asger C. Ipsen, 5-Jul-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
knoppndvlem6.t 𝑇 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (abs‘((⌊‘(𝑥 + (1 / 2))) − 𝑥)))
knoppndvlem6.f 𝐹 = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐶𝑛) · (𝑇‘(((2 · 𝑁)↑𝑛) · 𝑦)))))
knoppndvlem6.w 𝑊 = (𝑤 ∈ ℝ ↦ Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝑤)‘𝑖))
knoppndvlem6.a 𝐴 = ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀)
knoppndvlem6.c (𝜑𝐶 ∈ (-1(,)1))
knoppndvlem6.j (𝜑𝐽 ∈ ℕ0)
knoppndvlem6.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
knoppndvlem6.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
Assertion
Ref Expression
knoppndvlem6 (𝜑 → (𝑊𝐴) = Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑖,𝑛,𝑤,𝑦   𝑥,𝐴,𝑖,𝑤   𝐶,𝑛,𝑦   𝑖,𝐹,𝑤   𝑖,𝐽,𝑛,𝑦   𝑛,𝑁,𝑦   𝑥,𝑁   𝑇,𝑛,𝑦   𝜑,𝑖,𝑛,𝑤,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐶(𝑥,𝑤,𝑖)   𝑇(𝑥,𝑤,𝑖)   𝐹(𝑥,𝑦,𝑛)   𝐽(𝑥,𝑤)   𝑀(𝑥,𝑦,𝑤,𝑖,𝑛)   𝑁(𝑤,𝑖)   𝑊(𝑥,𝑦,𝑤,𝑖,𝑛)

Proof of Theorem knoppndvlem6
StepHypRef Expression
1 knoppndvlem6.w . . . . 5 𝑊 = (𝑤 ∈ ℝ ↦ Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝑤)‘𝑖))
21a1i 11 . . . 4 (𝜑𝑊 = (𝑤 ∈ ℝ ↦ Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝑤)‘𝑖)))
3 fveq2 6352 . . . . . . 7 (𝑤 = 𝐴 → (𝐹𝑤) = (𝐹𝐴))
43fveq1d 6354 . . . . . 6 (𝑤 = 𝐴 → ((𝐹𝑤)‘𝑖) = ((𝐹𝐴)‘𝑖))
54sumeq2sdv 14634 . . . . 5 (𝑤 = 𝐴 → Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝑤)‘𝑖) = Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝐴)‘𝑖))
65adantl 473 . . . 4 ((𝜑𝑤 = 𝐴) → Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝑤)‘𝑖) = Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝐴)‘𝑖))
7 knoppndvlem6.a . . . . . 6 𝐴 = ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀)
87a1i 11 . . . . 5 (𝜑𝐴 = ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀))
9 knoppndvlem6.n . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
10 knoppndvlem6.j . . . . . . 7 (𝜑𝐽 ∈ ℕ0)
1110nn0zd 11672 . . . . . 6 (𝜑𝐽 ∈ ℤ)
12 knoppndvlem6.m . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
139, 11, 12knoppndvlem1 32809 . . . . 5 (𝜑 → ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀) ∈ ℝ)
148, 13eqeltrd 2839 . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
15 sumex 14617 . . . . 5 Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝐴)‘𝑖) ∈ V
1615a1i 11 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝐴)‘𝑖) ∈ V)
172, 6, 14, 16fvmptd 6450 . . 3 (𝜑 → (𝑊𝐴) = Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝐴)‘𝑖))
18 nn0uz 11915 . . . 4 0 = (ℤ‘0)
19 eqid 2760 . . . 4 (ℤ‘(𝐽 + 1)) = (ℤ‘(𝐽 + 1))
20 peano2nn0 11525 . . . . 5 (𝐽 ∈ ℕ0 → (𝐽 + 1) ∈ ℕ0)
2110, 20syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝐽 + 1) ∈ ℕ0)
22 eqidd 2761 . . . 4 ((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) → ((𝐹𝐴)‘𝑖) = ((𝐹𝐴)‘𝑖))
23 knoppndvlem6.t . . . . . 6 𝑇 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (abs‘((⌊‘(𝑥 + (1 / 2))) − 𝑥)))
24 knoppndvlem6.f . . . . . 6 𝐹 = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐶𝑛) · (𝑇‘(((2 · 𝑁)↑𝑛) · 𝑦)))))
259adantr 472 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℕ)
26 knoppndvlem6.c . . . . . . . . 9 (𝜑𝐶 ∈ (-1(,)1))
2726knoppndvlem3 32811 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐶 ∈ ℝ ∧ (abs‘𝐶) < 1))
2827simpld 477 . . . . . . 7 (𝜑𝐶 ∈ ℝ)
2928adantr 472 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) → 𝐶 ∈ ℝ)
3014adantr 472 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℝ)
31 simpr 479 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) → 𝑖 ∈ ℕ0)
3223, 24, 25, 29, 30, 31knoppcnlem3 32791 . . . . 5 ((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) → ((𝐹𝐴)‘𝑖) ∈ ℝ)
3332recnd 10260 . . . 4 ((𝜑𝑖 ∈ ℕ0) → ((𝐹𝐴)‘𝑖) ∈ ℂ)
3423, 24, 1, 14, 26, 9knoppndvlem4 32812 . . . . 5 (𝜑 → seq0( + , (𝐹𝐴)) ⇝ (𝑊𝐴))
35 seqex 12997 . . . . . 6 seq0( + , (𝐹𝐴)) ∈ V
36 fvex 6362 . . . . . 6 (𝑊𝐴) ∈ V
3735, 36breldm 5484 . . . . 5 (seq0( + , (𝐹𝐴)) ⇝ (𝑊𝐴) → seq0( + , (𝐹𝐴)) ∈ dom ⇝ )
3834, 37syl 17 . . . 4 (𝜑 → seq0( + , (𝐹𝐴)) ∈ dom ⇝ )
3918, 19, 21, 22, 33, 38isumsplit 14771 . . 3 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ ℕ0 ((𝐹𝐴)‘𝑖) = (Σ𝑖 ∈ (0...((𝐽 + 1) − 1))((𝐹𝐴)‘𝑖) + Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))((𝐹𝐴)‘𝑖)))
4010nn0cnd 11545 . . . . . . 7 (𝜑𝐽 ∈ ℂ)
41 1cnd 10248 . . . . . . 7 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
4240, 41pncand 10585 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐽 + 1) − 1) = 𝐽)
4342oveq2d 6829 . . . . 5 (𝜑 → (0...((𝐽 + 1) − 1)) = (0...𝐽))
4443sumeq1d 14630 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (0...((𝐽 + 1) − 1))((𝐹𝐴)‘𝑖) = Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖))
4544oveq1d 6828 . . 3 (𝜑 → (Σ𝑖 ∈ (0...((𝐽 + 1) − 1))((𝐹𝐴)‘𝑖) + Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))((𝐹𝐴)‘𝑖)) = (Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖) + Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))((𝐹𝐴)‘𝑖)))
4617, 39, 453eqtrd 2798 . 2 (𝜑 → (𝑊𝐴) = (Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖) + Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))((𝐹𝐴)‘𝑖)))
4714adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → 𝐴 ∈ ℝ)
48 eluznn0 11950 . . . . . . . . 9 (((𝐽 + 1) ∈ ℕ0𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → 𝑖 ∈ ℕ0)
4921, 48sylan 489 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → 𝑖 ∈ ℕ0)
5024, 47, 49knoppcnlem1 32789 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → ((𝐹𝐴)‘𝑖) = ((𝐶𝑖) · (𝑇‘(((2 · 𝑁)↑𝑖) · 𝐴))))
517a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → 𝐴 = ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀))
5251oveq2d 6829 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → (((2 · 𝑁)↑𝑖) · 𝐴) = (((2 · 𝑁)↑𝑖) · ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀)))
539adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → 𝑁 ∈ ℕ)
5449nn0zd 11672 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → 𝑖 ∈ ℤ)
5511adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → 𝐽 ∈ ℤ)
5612adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → 𝑀 ∈ ℤ)
57 eluzle 11892 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1)) → (𝐽 + 1) ≤ 𝑖)
5857adantl 473 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → (𝐽 + 1) ≤ 𝑖)
5955, 54jca 555 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → (𝐽 ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ))
60 zltp1le 11619 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐽 ∈ ℤ ∧ 𝑖 ∈ ℤ) → (𝐽 < 𝑖 ↔ (𝐽 + 1) ≤ 𝑖))
6159, 60syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → (𝐽 < 𝑖 ↔ (𝐽 + 1) ≤ 𝑖))
6258, 61mpbird 247 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → 𝐽 < 𝑖)
6353, 54, 55, 56, 62knoppndvlem2 32810 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → (((2 · 𝑁)↑𝑖) · ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀)) ∈ ℤ)
6452, 63eqeltrd 2839 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → (((2 · 𝑁)↑𝑖) · 𝐴) ∈ ℤ)
6523, 64dnizeq0 32771 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → (𝑇‘(((2 · 𝑁)↑𝑖) · 𝐴)) = 0)
6665oveq2d 6829 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → ((𝐶𝑖) · (𝑇‘(((2 · 𝑁)↑𝑖) · 𝐴))) = ((𝐶𝑖) · 0))
6728recnd 10260 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
6867adantr 472 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → 𝐶 ∈ ℂ)
6968, 49expcld 13202 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → (𝐶𝑖) ∈ ℂ)
7069mul01d 10427 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → ((𝐶𝑖) · 0) = 0)
7150, 66, 703eqtrd 2798 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))) → ((𝐹𝐴)‘𝑖) = 0)
7271sumeq2dv 14632 . . . . 5 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))((𝐹𝐴)‘𝑖) = Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))0)
73 ssid 3765 . . . . . . . 8 (ℤ‘(𝐽 + 1)) ⊆ (ℤ‘(𝐽 + 1))
7473a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → (ℤ‘(𝐽 + 1)) ⊆ (ℤ‘(𝐽 + 1)))
7574orcd 406 . . . . . 6 (𝜑 → ((ℤ‘(𝐽 + 1)) ⊆ (ℤ‘(𝐽 + 1)) ∨ (ℤ‘(𝐽 + 1)) ∈ Fin))
76 sumz 14652 . . . . . 6 (((ℤ‘(𝐽 + 1)) ⊆ (ℤ‘(𝐽 + 1)) ∨ (ℤ‘(𝐽 + 1)) ∈ Fin) → Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))0 = 0)
7775, 76syl 17 . . . . 5 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))0 = 0)
7872, 77eqtrd 2794 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))((𝐹𝐴)‘𝑖) = 0)
7978oveq2d 6829 . . 3 (𝜑 → (Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖) + Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))((𝐹𝐴)‘𝑖)) = (Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖) + 0))
8023, 24, 14, 28, 9knoppndvlem5 32813 . . . . 5 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖) ∈ ℝ)
8180recnd 10260 . . . 4 (𝜑 → Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖) ∈ ℂ)
8281addid1d 10428 . . 3 (𝜑 → (Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖) + 0) = Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖))
8379, 82eqtrd 2794 . 2 (𝜑 → (Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖) + Σ𝑖 ∈ (ℤ‘(𝐽 + 1))((𝐹𝐴)‘𝑖)) = Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖))
8446, 83eqtrd 2794 1 (𝜑 → (𝑊𝐴) = Σ𝑖 ∈ (0...𝐽)((𝐹𝐴)‘𝑖))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wo 382  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  Vcvv 3340  wss 3715   class class class wbr 4804  cmpt 4881  dom cdm 5266  cfv 6049  (class class class)co 6813  Fincfn 8121  cc 10126  cr 10127  0cc0 10128  1c1 10129   + caddc 10131   · cmul 10133   < clt 10266  cle 10267  cmin 10458  -cneg 10459   / cdiv 10876  cn 11212  2c2 11262  0cn0 11484  cz 11569  cuz 11879  (,)cioo 12368  ...cfz 12519  cfl 12785  seqcseq 12995  cexp 13054  abscabs 14173  cli 14414  Σcsu 14615
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-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-inf2 8711  ax-cnex 10184  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  ax-pre-sup 10206  ax-addf 10207  ax-mulf 10208
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  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-rmo 3058  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-int 4628  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-se 5226  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-isom 6058  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-of 7062  df-om 7231  df-1st 7333  df-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-oadd 7733  df-er 7911  df-map 8025  df-pm 8026  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-sup 8513  df-inf 8514  df-oi 8580  df-card 8955  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-n0 11485  df-z 11570  df-uz 11880  df-rp 12026  df-ioo 12372  df-ico 12374  df-fz 12520  df-fzo 12660  df-fl 12787  df-seq 12996  df-exp 13055  df-hash 13312  df-cj 14038  df-re 14039  df-im 14040  df-sqrt 14174  df-abs 14175  df-limsup 14401  df-clim 14418  df-rlim 14419  df-sum 14616  df-ulm 24330
This theorem is referenced by:  knoppndvlem15  32823
  Copyright terms: Public domain W3C validator