Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  stoweidlem61 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem stoweidlem61 40596
 Description: This lemma proves that there exists a function 𝑔 as in the proof in [BrosowskiDeutsh] p. 92: 𝑔 is in the subalgebra, and for all 𝑡 in 𝑇, abs( f(t) - g(t) ) < 2*ε. Here 𝐹 is used to represent f in the paper, and 𝐸 is used to represent ε. For this lemma there's the further assumption that the function 𝐹 to be approximated is nonnegative (this assumption is removed in a later theorem). (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
stoweidlem61.1 𝑡𝐹
stoweidlem61.2 𝑡𝜑
stoweidlem61.3 𝐾 = (topGen‘ran (,))
stoweidlem61.4 (𝜑𝐽 ∈ Comp)
stoweidlem61.5 𝑇 = 𝐽
stoweidlem61.6 (𝜑𝑇 ≠ ∅)
stoweidlem61.7 𝐶 = (𝐽 Cn 𝐾)
stoweidlem61.8 (𝜑𝐴𝐶)
stoweidlem61.9 ((𝜑𝑓𝐴𝑔𝐴) → (𝑡𝑇 ↦ ((𝑓𝑡) + (𝑔𝑡))) ∈ 𝐴)
stoweidlem61.10 ((𝜑𝑓𝐴𝑔𝐴) → (𝑡𝑇 ↦ ((𝑓𝑡) · (𝑔𝑡))) ∈ 𝐴)
stoweidlem61.11 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (𝑡𝑇𝑥) ∈ 𝐴)
stoweidlem61.12 ((𝜑 ∧ (𝑟𝑇𝑡𝑇𝑟𝑡)) → ∃𝑞𝐴 (𝑞𝑟) ≠ (𝑞𝑡))
stoweidlem61.13 (𝜑𝐹𝐶)
stoweidlem61.14 (𝜑 → ∀𝑡𝑇 0 ≤ (𝐹𝑡))
stoweidlem61.15 (𝜑𝐸 ∈ ℝ+)
stoweidlem61.16 (𝜑𝐸 < (1 / 3))
Assertion
Ref Expression
stoweidlem61 (𝜑 → ∃𝑔𝐴𝑡𝑇 (abs‘((𝑔𝑡) − (𝐹𝑡))) < (2 · 𝐸))
Distinct variable groups:   𝑓,𝑔,𝑞,𝑟,𝑡,𝑥,𝐴   𝑓,𝐸,𝑔,𝑞,𝑟,𝑡,𝑥   𝑓,𝐹,𝑔,𝑞,𝑟,𝑥   𝑓,𝐽,𝑔,𝑟,𝑡   𝑇,𝑓,𝑔,𝑞,𝑟,𝑡,𝑥   𝜑,𝑓,𝑔,𝑞,𝑟,𝑥   𝑡,𝐾
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑡)   𝐶(𝑥,𝑡,𝑓,𝑔,𝑟,𝑞)   𝐹(𝑡)   𝐽(𝑥,𝑞)   𝐾(𝑥,𝑓,𝑔,𝑟,𝑞)

Proof of Theorem stoweidlem61
Dummy variables 𝑗 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 stoweidlem61.1 . . 3 𝑡𝐹
2 stoweidlem61.2 . . 3 𝑡𝜑
3 stoweidlem61.3 . . 3 𝐾 = (topGen‘ran (,))
4 stoweidlem61.5 . . 3 𝑇 = 𝐽
5 stoweidlem61.7 . . 3 𝐶 = (𝐽 Cn 𝐾)
6 eqid 2651 . . 3 (𝑗 ∈ (0...𝑛) ↦ {𝑡𝑇 ∣ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)}) = (𝑗 ∈ (0...𝑛) ↦ {𝑡𝑇 ∣ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)})
7 eqid 2651 . . 3 (𝑗 ∈ (0...𝑛) ↦ {𝑡𝑇 ∣ ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ≤ (𝐹𝑡)}) = (𝑗 ∈ (0...𝑛) ↦ {𝑡𝑇 ∣ ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ≤ (𝐹𝑡)})
8 stoweidlem61.4 . . 3 (𝜑𝐽 ∈ Comp)
9 stoweidlem61.6 . . 3 (𝜑𝑇 ≠ ∅)
10 stoweidlem61.8 . . 3 (𝜑𝐴𝐶)
11 stoweidlem61.9 . . 3 ((𝜑𝑓𝐴𝑔𝐴) → (𝑡𝑇 ↦ ((𝑓𝑡) + (𝑔𝑡))) ∈ 𝐴)
12 stoweidlem61.10 . . 3 ((𝜑𝑓𝐴𝑔𝐴) → (𝑡𝑇 ↦ ((𝑓𝑡) · (𝑔𝑡))) ∈ 𝐴)
13 stoweidlem61.11 . . 3 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (𝑡𝑇𝑥) ∈ 𝐴)
14 stoweidlem61.12 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑟𝑇𝑡𝑇𝑟𝑡)) → ∃𝑞𝐴 (𝑞𝑟) ≠ (𝑞𝑡))
15 stoweidlem61.13 . . 3 (𝜑𝐹𝐶)
16 stoweidlem61.14 . . 3 (𝜑 → ∀𝑡𝑇 0 ≤ (𝐹𝑡))
17 stoweidlem61.15 . . 3 (𝜑𝐸 ∈ ℝ+)
18 stoweidlem61.16 . . 3 (𝜑𝐸 < (1 / 3))
191, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18stoweidlem60 40595 . 2 (𝜑 → ∃𝑔𝐴𝑡𝑇𝑗 ∈ ℝ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡))))
20 nfv 1883 . . . . 5 𝑡 𝑔𝐴
212, 20nfan 1868 . . . 4 𝑡(𝜑𝑔𝐴)
2217ad2antrr 762 . . . . 5 (((𝜑𝑔𝐴) ∧ 𝑡𝑇) → 𝐸 ∈ ℝ+)
233, 4, 5, 15fcnre 39498 . . . . . . 7 (𝜑𝐹:𝑇⟶ℝ)
2423ffvelrnda 6399 . . . . . 6 ((𝜑𝑡𝑇) → (𝐹𝑡) ∈ ℝ)
2524adantlr 751 . . . . 5 (((𝜑𝑔𝐴) ∧ 𝑡𝑇) → (𝐹𝑡) ∈ ℝ)
2610sselda 3636 . . . . . . 7 ((𝜑𝑔𝐴) → 𝑔𝐶)
273, 4, 5, 26fcnre 39498 . . . . . 6 ((𝜑𝑔𝐴) → 𝑔:𝑇⟶ℝ)
2827ffvelrnda 6399 . . . . 5 (((𝜑𝑔𝐴) ∧ 𝑡𝑇) → (𝑔𝑡) ∈ ℝ)
29 simpll1 1120 . . . . . . . 8 ((((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡)))) → 𝐸 ∈ ℝ+)
30 simpll2 1121 . . . . . . . 8 ((((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡)))) → (𝐹𝑡) ∈ ℝ)
31 simpll3 1122 . . . . . . . 8 ((((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡)))) → (𝑔𝑡) ∈ ℝ)
32 simplr 807 . . . . . . . 8 ((((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡)))) → 𝑗 ∈ ℝ)
33 simprll 819 . . . . . . . 8 ((((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡)))) → ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡))
34 simprlr 820 . . . . . . . 8 ((((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡)))) → (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸))
35 simprrr 822 . . . . . . . 8 ((((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡)))) → ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡))
36 simprrl 821 . . . . . . . 8 ((((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡)))) → (𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸))
3729, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36stoweidlem13 40548 . . . . . . 7 ((((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡)))) → (abs‘((𝑔𝑡) − (𝐹𝑡))) < (2 · 𝐸))
3837ex 449 . . . . . 6 (((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡))) → (abs‘((𝑔𝑡) − (𝐹𝑡))) < (2 · 𝐸)))
3938rexlimdva 3060 . . . . 5 ((𝐸 ∈ ℝ+ ∧ (𝐹𝑡) ∈ ℝ ∧ (𝑔𝑡) ∈ ℝ) → (∃𝑗 ∈ ℝ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡))) → (abs‘((𝑔𝑡) − (𝐹𝑡))) < (2 · 𝐸)))
4022, 25, 28, 39syl3anc 1366 . . . 4 (((𝜑𝑔𝐴) ∧ 𝑡𝑇) → (∃𝑗 ∈ ℝ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡))) → (abs‘((𝑔𝑡) − (𝐹𝑡))) < (2 · 𝐸)))
4121, 40ralimdaa 2987 . . 3 ((𝜑𝑔𝐴) → (∀𝑡𝑇𝑗 ∈ ℝ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡))) → ∀𝑡𝑇 (abs‘((𝑔𝑡) − (𝐹𝑡))) < (2 · 𝐸)))
4241reximdva 3046 . 2 (𝜑 → (∃𝑔𝐴𝑡𝑇𝑗 ∈ ℝ ((((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝐹𝑡) ∧ (𝐹𝑡) ≤ ((𝑗 − (1 / 3)) · 𝐸)) ∧ ((𝑔𝑡) < ((𝑗 + (1 / 3)) · 𝐸) ∧ ((𝑗 − (4 / 3)) · 𝐸) < (𝑔𝑡))) → ∃𝑔𝐴𝑡𝑇 (abs‘((𝑔𝑡) − (𝐹𝑡))) < (2 · 𝐸)))
4319, 42mpd 15 1 (𝜑 → ∃𝑔𝐴𝑡𝑇 (abs‘((𝑔𝑡) − (𝐹𝑡))) < (2 · 𝐸))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   ∧ w3a 1054   = wceq 1523  Ⅎwnf 1748   ∈ wcel 2030  Ⅎwnfc 2780   ≠ wne 2823  ∀wral 2941  ∃wrex 2942  {crab 2945   ⊆ wss 3607  ∅c0 3948  ∪ cuni 4468   class class class wbr 4685   ↦ cmpt 4762  ran crn 5144  ‘cfv 5926  (class class class)co 6690  ℝcr 9973  0cc0 9974  1c1 9975   + caddc 9977   · cmul 9979   < clt 10112   ≤ cle 10113   − cmin 10304   / cdiv 10722  2c2 11108  3c3 11109  4c4 11110  ℝ+crp 11870  (,)cioo 12213  ...cfz 12364  abscabs 14018  topGenctg 16145   Cn ccn 21076  Compccmp 21237 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-inf2 8576  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052  ax-mulf 10054 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-fal 1529  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-iin 4555  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-se 5103  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-isom 5935  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-of 6939  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-supp 7341  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-2o 7606  df-oadd 7609  df-er 7787  df-map 7901  df-pm 7902  df-ixp 7951  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-fsupp 8317  df-fi 8358  df-sup 8389  df-inf 8390  df-oi 8456  df-card 8803  df-cda 9028  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-4 11119  df-5 11120  df-6 11121  df-7 11122  df-8 11123  df-9 11124  df-n0 11331  df-z 11416  df-dec 11532  df-uz 11726  df-q 11827  df-rp 11871  df-xneg 11984  df-xadd 11985  df-xmul 11986  df-ioo 12217  df-ioc 12218  df-ico 12219  df-icc 12220  df-fz 12365  df-fzo 12505  df-fl 12633  df-seq 12842  df-exp 12901  df-hash 13158  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-clim 14263  df-rlim 14264  df-sum 14461  df-struct 15906  df-ndx 15907  df-slot 15908  df-base 15910  df-sets 15911  df-ress 15912  df-plusg 16001  df-mulr 16002  df-starv 16003  df-sca 16004  df-vsca 16005  df-ip 16006  df-tset 16007  df-ple 16008  df-ds 16011  df-unif 16012  df-hom 16013  df-cco 16014  df-rest 16130  df-topn 16131  df-0g 16149  df-gsum 16150  df-topgen 16151  df-pt 16152  df-prds 16155  df-xrs 16209  df-qtop 16214  df-imas 16215  df-xps 16217  df-mre 16293  df-mrc 16294  df-acs 16296  df-mgm 17289  df-sgrp 17331  df-mnd 17342  df-submnd 17383  df-mulg 17588  df-cntz 17796  df-cmn 18241  df-psmet 19786  df-xmet 19787  df-met 19788  df-bl 19789  df-mopn 19790  df-cnfld 19795  df-top 20747  df-topon 20764  df-topsp 20785  df-bases 20798  df-cld 20871  df-cn 21079  df-cnp 21080  df-cmp 21238  df-tx 21413  df-hmeo 21606  df-xms 22172  df-ms 22173  df-tms 22174 This theorem is referenced by:  stoweidlem62  40597
 Copyright terms: Public domain W3C validator