Theorem climshftlemg 11991

Description: A shifted function converges if the original function converges. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Nov-2013.)

Assertion

Ref	Expression
climshftlemg	⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) → (𝐹 ⇝ 𝐴 → (𝐹 shift 𝑀) ⇝ 𝐴))

Proof of Theorem climshftlemg

Dummy variables 𝑘 𝑚 𝑛 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		zaddcl 9619	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝑘 + 𝑀) ∈ ℤ)
2	1	ancoms 268	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑘 + 𝑀) ∈ ℤ)
3	2	adantlr 477	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑘 + 𝑀) ∈ ℤ)
4		eluzsub 9887	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → (𝑛 − 𝑀) ∈ (ℤ≥‘𝑘))
5	4	3com12 1234	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → (𝑛 − 𝑀) ∈ (ℤ≥‘𝑘))
6	5	3expa 1230	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → (𝑛 − 𝑀) ∈ (ℤ≥‘𝑘))
7		fveq2 5672	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑚 = (𝑛 − 𝑀) → (𝐹‘𝑚) = (𝐹‘(𝑛 − 𝑀)))
8	7	eleq1d 2303	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑚 = (𝑛 − 𝑀) → ((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) ∈ ℂ))
9	7	oveq1d 6067	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑚 = (𝑛 − 𝑀) → ((𝐹‘𝑚) − 𝐴) = ((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴))
10	9	fveq2d 5676	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑚 = (𝑛 − 𝑀) → (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) = (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)))
11	10	breq1d 4121	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑚 = (𝑛 − 𝑀) → ((abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥))
12	8, 11	anbi12d 473	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑚 = (𝑛 − 𝑀) → (((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
13	12	rspcv 2919	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑛 − 𝑀) ∈ (ℤ≥‘𝑘) → (∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
14	6, 13	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → (∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
15	14	adantllr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → (∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
16		simplr 529	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → 𝐹 ∈ 𝑉)
17		zcn 9584	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ ℂ)
18	17	ad2antrr 488	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → 𝑀 ∈ ℂ)
19		eluzelcn 9868	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀)) → 𝑛 ∈ ℂ)
20	19	adantl 277	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → 𝑛 ∈ ℂ)
21		shftvalg 11525	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐹 ∈ 𝑉 ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → ((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) = (𝐹‘(𝑛 − 𝑀)))
22	21	eleq1d 2303	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹 ∈ 𝑉 ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → (((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) ∈ ℂ))
23	21	oveq1d 6067	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝐹 ∈ 𝑉 ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → (((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴) = ((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴))
24	23	fveq2d 5676	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐹 ∈ 𝑉 ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) = (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)))
25	24	breq1d 4121	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹 ∈ 𝑉 ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → ((abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥))
26	22, 25	anbi12d 473	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹 ∈ 𝑉 ∧ 𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → ((((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
27	16, 18, 20, 26	syl3anc 1274	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → ((((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
28	27	adantlr 477	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → ((((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛 − 𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
29	15, 28	sylibrd 169	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))) → (∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → (((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
30	29	ralrimdva 2624	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
31		fveq2 5672	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑚 = (𝑘 + 𝑀) → (ℤ≥‘𝑚) = (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀)))
32	31	raleqdv 2749	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = (𝑘 + 𝑀) → (∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
33	32	rspcev 2923	. . . . . 6 ⊢ (((𝑘 + 𝑀) ∈ ℤ ∧ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘(𝑘 + 𝑀))(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)) → ∃𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥))
34	3, 30, 33	syl6an 1479	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ∃𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
35	34	rexlimdva 2662	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) → (∃𝑘 ∈ ℤ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ∃𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
36	35	ralimdv 2612	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) → (∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑘 ∈ ℤ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
37	36	anim2d 337	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) → ((𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑘 ∈ ℤ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥)) → (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥))))
38		simpr 110	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) → 𝐹 ∈ 𝑉)
39		eqidd 2235	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝐹‘𝑚) = (𝐹‘𝑚))
40	38, 39	clim 11970	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) → (𝐹 ⇝ 𝐴 ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑘 ∈ ℤ ∀𝑚 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝐹‘𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘𝑚) − 𝐴)) < 𝑥))))
41		ovshftex 11508	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 ∈ 𝑉 ∧ 𝑀 ∈ ℂ) → (𝐹 shift 𝑀) ∈ V)
42	41	ancoms 268	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) → (𝐹 shift 𝑀) ∈ V)
43	17, 42	sylan 283	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) → (𝐹 shift 𝑀) ∈ V)
44		eqidd 2235	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) = ((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛))
45	43, 44	clim 11970	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) → ((𝐹 shift 𝑀) ⇝ 𝐴 ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+ ∃𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ≥‘𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥))))
46	37, 40, 45	3imtr4d 203	1 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ 𝑉) → (𝐹 ⇝ 𝐴 → (𝐹 shift 𝑀) ⇝ 𝐴))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 1005   = wceq 1398   ∈ wcel 2205  ∀wral 2522  ∃wrex 2523  Vcvv 2815   class class class wbr 4111  ‘cfv 5354  (class class class)co 6052  ℂcc 8127   + caddc 8132   < clt 8310   − cmin 8446  ℤcz 9579  ℤ_≥cuz 9856  ℝ⁺crp 9989   shift cshi 11503  abscabs 11686   ⇝ cli 11967

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4227  ax-sep 4230  ax-pow 4289  ax-pr 4324  ax-un 4556  ax-setind 4661  ax-cnex 8220  ax-resscn 8221  ax-1cn 8222  ax-1re 8223  ax-icn 8224  ax-addcl 8225  ax-addrcl 8226  ax-mulcl 8227  ax-addcom 8229  ax-addass 8231  ax-distr 8233  ax-i2m1 8234  ax-0lt1 8235  ax-0id 8237  ax-rnegex 8238  ax-cnre 8240  ax-pre-ltirr 8241  ax-pre-ltwlin 8242  ax-pre-lttrn 8243  ax-pre-ltadd 8245

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3045  df-csb 3141  df-dif 3215  df-un 3217  df-in 3219  df-ss 3226  df-pw 3673  df-sn 3697  df-pr 3698  df-op 3700  df-uni 3917  df-int 3952  df-iun 3995  df-br 4112  df-opab 4174  df-mpt 4175  df-id 4416  df-xp 4757  df-rel 4758  df-cnv 4759  df-co 4760  df-dm 4761  df-rn 4762  df-res 4763  df-ima 4764  df-iota 5314  df-fun 5356  df-fn 5357  df-f 5358  df-f1 5359  df-fo 5360  df-f1o 5361  df-fv 5362  df-riota 6005  df-ov 6055  df-oprab 6056  df-mpo 6057  df-pnf 8312  df-mnf 8313  df-xr 8314  df-ltxr 8315  df-le 8316  df-sub 8448  df-neg 8449  df-inn 9240  df-n0 9499  df-z 9580  df-uz 9857  df-shft 11504  df-clim 11968

This theorem is referenced by:  climshft  11993