Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  fourierdlem114 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fourierdlem114 47435
Description: Fourier series convergence for periodic, piecewise smooth functions. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
fourierdlem114.f (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
fourierdlem114.t 𝑇 = (2 · π)
fourierdlem114.per ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹‘𝑥))
fourierdlem114.g 𝐺 = ((ℝ D 𝐹) ↾ ( -π(,)π))
fourierdlem114.dmdv (𝜑 → (( -π(,)π) ∖ dom 𝐺) ∈ Fin)
fourierdlem114.gcn (𝜑 → 𝐺 ∈ (dom 𝐺–cn→ℂ))
fourierdlem114.rlim ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (( -π[,)π) ∖ dom 𝐺)) → ((𝐺 ↾ (𝑥(,)+∞)) limℂ 𝑥) ≠ ∅)
fourierdlem114.llim ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (( -π(,]π) ∖ dom 𝐺)) → ((𝐺 ↾ (-∞(,)𝑥)) limℂ 𝑥) ≠ ∅)
fourierdlem114.x (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
fourierdlem114.l (𝜑 → 𝐿 ∈ ((𝐹 ↾ (-∞(,)𝑋)) limℂ 𝑋))
fourierdlem114.r (𝜑 → 𝑅 ∈ ((𝐹 ↾ (𝑋(,)+∞)) limℂ 𝑋))
fourierdlem114.a 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (∫( -π(,)π)((𝐹‘𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π))
fourierdlem114.b 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫( -π(,)π)((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π))
fourierdlem114.s 𝑆 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((𝐴‘𝑛) · (cos‘(𝑛 · 𝑋))) + ((𝐵‘𝑛) · (sin‘(𝑛 · 𝑋)))))
fourierdlem114.p 𝑃 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ {𝑝 ∈ (ℝ ↑m (0...𝑛)) ∣ (((𝑝‘0) = -π ∧ (𝑝‘𝑛) = π) ∧ ∀𝑖 ∈ (0..^𝑛)(𝑝‘𝑖) < (𝑝‘(𝑖 + 1)))})
fourierdlem114.e 𝐸 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑥 + ((⌊‘((π − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)))
fourierdlem114.h 𝐻 = ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺))
fourierdlem114.m 𝑀 = ((♯‘𝐻) − 1)
fourierdlem114.q 𝑄 = (℩𝑔𝑔 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻))
Assertion
Ref Expression
fourierdlem114 (𝜑 → (seq1( + , 𝑆) ⇝ (((𝐿 + 𝑅) / 2) − ((𝐴‘0) / 2)) ∧ (((𝐴‘0) / 2) + Σ𝑛 ∈ ℕ (((𝐴‘𝑛) · (cos‘(𝑛 · 𝑋))) + ((𝐵‘𝑛) · (sin‘(𝑛 · 𝑋))))) = ((𝐿 + 𝑅) / 2)))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑛   𝐵,𝑛   𝑥,𝐸   𝑖,𝐹,𝑛,𝑥   𝑖,𝐺,𝑥   𝑔,𝐻   𝑖,𝐿,𝑛   𝑔,𝑀   𝑖,𝑀,𝑛,𝑝   𝑥,𝑀   𝑄,𝑔   𝑄,𝑖,𝑛,𝑝   𝑥,𝑄   𝑅,𝑖,𝑛   𝑇,𝑖,𝑛,𝑝   𝑥,𝑇   𝑖,𝑋,𝑛,𝑝   𝑥,𝑋   𝜑,𝑔   𝜑,𝑖,𝑛,𝑥
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑝)   𝐴(𝑥, 𝑔, 𝑖, 𝑝)   𝐵(𝑥, 𝑔, 𝑖, 𝑝)   𝑃(𝑥, 𝑔, 𝑖, 𝑛, 𝑝)   𝑅(𝑥, 𝑔, 𝑝)   𝑆(𝑥, 𝑔, 𝑖, 𝑛, 𝑝)   𝑇(𝑔)   𝐸(𝑔, 𝑖, 𝑛, 𝑝)   𝐹(𝑔, 𝑝)   𝐺(𝑔, 𝑛, 𝑝)   𝐻(𝑥, 𝑖, 𝑛, 𝑝)   𝐿(𝑥, 𝑔, 𝑝)   𝑋(𝑔)

Proof of Theorem fourierdlem114
StepHypRef Expression
1 fourierdlem114.f . 2 (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
2 fourierdlem114.t . 2 𝑇 = (2 · π)
3 fourierdlem114.per . 2 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹‘𝑥))
4 fourierdlem114.x . 2 (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
5 fourierdlem114.l . 2 (𝜑 → 𝐿 ∈ ((𝐹 ↾ (-∞(,)𝑋)) limℂ 𝑋))
6 fourierdlem114.r . 2 (𝜑 → 𝑅 ∈ ((𝐹 ↾ (𝑋(,)+∞)) limℂ 𝑋))
7 fourierdlem114.p . 2 𝑃 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ {𝑝 ∈ (ℝ ↑m (0...𝑛)) ∣ (((𝑝‘0) = -π ∧ (𝑝‘𝑛) = π) ∧ ∀𝑖 ∈ (0..^𝑛)(𝑝‘𝑖) < (𝑝‘(𝑖 + 1)))})
8 fourierdlem114.m . . 3 𝑀 = ((♯‘𝐻) − 1)
9 2z 12755 . . . . . 6 2 ∈ ℤ
109a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ∈ ℤ)
11 fourierdlem114.h . . . . . . . 8 𝐻 = ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺))
12 tpfi 9345 . . . . . . . . . 10 { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∈ Fin
1312a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∈ Fin)
14 pire 26813 . . . . . . . . . . . . . . 15 π ∈ ℝ
1514renegcli 11646 . . . . . . . . . . . . . 14 -π ∈ ℝ
1615rexri 11394 . . . . . . . . . . . . 13 -π ∈ ℝ*
1714rexri 11394 . . . . . . . . . . . . 13 π ∈ ℝ*
18 negpilt0 46502 . . . . . . . . . . . . . . 15 -π < 0
19 pipos 26817 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 < π
20 0re 11337 . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 ∈ ℝ
2115, 20, 14lttri 11463 . . . . . . . . . . . . . . 15 (( -π < 0 ∧ 0 < π) → -π < π)
2218, 19, 21mp2an 705 . . . . . . . . . . . . . 14 -π < π
2315, 14, 22ltleii 11460 . . . . . . . . . . . . 13 -π ≤ π
24 prunioo 13639 . . . . . . . . . . . . 13 (( -π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ -π ≤ π) → (( -π(,)π) ∪ { -π, π}) = ( -π[,]π))
2516, 17, 23, 24mp3an 1491 . . . . . . . . . . . 12 (( -π(,)π) ∪ { -π, π}) = ( -π[,]π)
2625difeq1i 4062 . . . . . . . . . . 11 ((( -π(,)π) ∪ { -π, π}) ∖ dom 𝐺) = (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)
27 difundir 4239 . . . . . . . . . . 11 ((( -π(,)π) ∪ { -π, π}) ∖ dom 𝐺) = ((( -π(,)π) ∖ dom 𝐺) ∪ ({ -π, π} ∖ dom 𝐺))
2826, 27eqtr3i 2788 . . . . . . . . . 10 (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) = ((( -π(,)π) ∖ dom 𝐺) ∪ ({ -π, π} ∖ dom 𝐺))
29 fourierdlem114.dmdv . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (( -π(,)π) ∖ dom 𝐺) ∈ Fin)
30 prfi 9343 . . . . . . . . . . . 12 { -π, π} ∈ Fin
31 diffi 9218 . . . . . . . . . . . 12 ({ -π, π} ∈ Fin → ({ -π, π} ∖ dom 𝐺) ∈ Fin)
3230, 31mp1i 14 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ({ -π, π} ∖ dom 𝐺) ∈ Fin)
33 unfi 9214 . . . . . . . . . . 11 (((( -π(,)π) ∖ dom 𝐺) ∈ Fin ∧ ({ -π, π} ∖ dom 𝐺) ∈ Fin) → ((( -π(,)π) ∖ dom 𝐺) ∪ ({ -π, π} ∖ dom 𝐺)) ∈ Fin)
3429, 32, 33syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((( -π(,)π) ∖ dom 𝐺) ∪ ({ -π, π} ∖ dom 𝐺)) ∈ Fin)
3528, 34eqeltrid 2868 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ∈ Fin)
36 unfi 9214 . . . . . . . . 9 (({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∈ Fin ∧ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ∈ Fin) → ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)) ∈ Fin)
3713, 35, 36syl2anc 596 . . . . . . . 8 (𝜑 → ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)) ∈ Fin)
3811, 37eqeltrid 2868 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐻 ∈ Fin)
39 hashcl 14527 . . . . . . 7 (𝐻 ∈ Fin → (♯‘𝐻) ∈ ℕ0)
4038, 39syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → (♯‘𝐻) ∈ ℕ0)
4140nn0zd 12745 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘𝐻) ∈ ℤ)
4215, 22ltneii 11450 . . . . . . 7 -π ≠ π
43 hashprg 14566 . . . . . . . 8 (( -π ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → ( -π ≠ π ↔ (♯‘{ -π, π}) = 2))
4415, 14, 43mp2an 705 . . . . . . 7 ( -π ≠ π ↔ (♯‘{ -π, π}) = 2)
4542, 44mpbi 233 . . . . . 6 (♯‘{ -π, π}) = 2
4612elexi 3476 . . . . . . . . . 10 { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∈ V
47 ovex 7476 . . . . . . . . . . 11 ( -π[,]π) ∈ V
48 difexg 5295 . . . . . . . . . . 11 (( -π[,]π) ∈ V → (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ∈ V)
4947, 48ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ∈ V
5046, 49unex 7785 . . . . . . . . 9 ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)) ∈ V
5111, 50eqeltri 2860 . . . . . . . 8 𝐻 ∈ V
52 negex 11582 . . . . . . . . . . 11 -π ∈ V
5352tpid1 4729 . . . . . . . . . 10 -π ∈ { -π, π, (𝐸‘𝑋)}
5414elexi 3476 . . . . . . . . . . 11 π ∈ V
5554tpid2 4731 . . . . . . . . . 10 π ∈ { -π, π, (𝐸‘𝑋)}
56 prssi 4780 . . . . . . . . . 10 (( -π ∈ { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∧ π ∈ { -π, π, (𝐸‘𝑋)}) → { -π, π} ⊆ { -π, π, (𝐸‘𝑋)})
5753, 55, 56mp2an 705 . . . . . . . . 9 { -π, π} ⊆ { -π, π, (𝐸‘𝑋)}
58 ssun1 4179 . . . . . . . . . 10 { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ⊆ ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺))
5958, 11sseqtrri 3962 . . . . . . . . 9 { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ⊆ 𝐻
6057, 59sstri 3922 . . . . . . . 8 { -π, π} ⊆ 𝐻
61 hashss 14580 . . . . . . . 8 ((𝐻 ∈ V ∧ { -π, π} ⊆ 𝐻) → (♯‘{ -π, π}) ≤ (♯‘𝐻))
6251, 60, 61mp2an 705 . . . . . . 7 (♯‘{ -π, π}) ≤ (♯‘𝐻)
6362a1i 11 . . . . . 6 (𝜑 → (♯‘{ -π, π}) ≤ (♯‘𝐻))
6445, 63eqbrtrrid 5144 . . . . 5 (𝜑 → 2 ≤ (♯‘𝐻))
65 eluz2 12998 . . . . 5 ((♯‘𝐻) ∈ (ℤ≥‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ (♯‘𝐻) ∈ ℤ ∧ 2 ≤ (♯‘𝐻)))
6610, 41, 64, 65syl3anbrc 1362 . . . 4 (𝜑 → (♯‘𝐻) ∈ (ℤ≥‘2))
67 uz2m1nn 13077 . . . 4 ((♯‘𝐻) ∈ (ℤ≥‘2) → ((♯‘𝐻) − 1) ∈ ℕ)
6866, 67syl 18 . . 3 (𝜑 → ((♯‘𝐻) − 1) ∈ ℕ)
698, 68eqeltrid 2868 . 2 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
7015a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → -π ∈ ℝ)
7114a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → π ∈ ℝ)
72 negpitopissre 26898 . . . . . . . . . . . 12 ( -π(,]π) ⊆ ℝ
7322a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → -π < π)
74 picn 26815 . . . . . . . . . . . . . . . 16 π ∈ ℂ
75742timesi 12507 . . . . . . . . . . . . . . 15 (2 · π) = (π + π)
7674, 74subnegi 11664 . . . . . . . . . . . . . . 15 (π − -π) = (π + π)
7775, 2, 763eqtr4i 2796 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑇 = (π − -π)
78 fourierdlem114.e . . . . . . . . . . . . . 14 𝐸 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑥 + ((⌊‘((π − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)))
7970, 71, 73, 77, 78fourierdlem4 47326 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝐸:ℝ⟶( -π(,]π))
8079, 4ffvelcdmd 7109 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ ( -π(,]π))
8172, 80sselid 3911 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ ℝ)
8270, 71, 813jca 1146 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ( -π ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ ∧ (𝐸‘𝑋) ∈ ℝ))
83 fvex 6921 . . . . . . . . . . 11 (𝐸‘𝑋) ∈ V
8452, 54, 83tpss 4795 . . . . . . . . . 10 (( -π ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ ∧ (𝐸‘𝑋) ∈ ℝ) ↔ { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ⊆ ℝ)
8582, 84sylib 221 . . . . . . . . 9 (𝜑 → { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ⊆ ℝ)
86 iccssre 13587 . . . . . . . . . . 11 (( -π ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → ( -π[,]π) ⊆ ℝ)
8715, 14, 86mp2an 705 . . . . . . . . . 10 ( -π[,]π) ⊆ ℝ
88 ssdifss 4079 . . . . . . . . . 10 (( -π[,]π) ⊆ ℝ → (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ⊆ ℝ)
8987, 88mp1i 14 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ⊆ ℝ)
9085, 89unssd 4193 . . . . . . . 8 (𝜑 → ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)) ⊆ ℝ)
9111, 90eqsstrid 3951 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐻 ⊆ ℝ)
92 fourierdlem114.q . . . . . . 7 𝑄 = (℩𝑔𝑔 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻))
9338, 91, 92, 8fourierdlem36 47358 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻))
94 isof1o 7354 . . . . . 6 (𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻) → 𝑄:(0...𝑀)⟶1-1onto𝐻)
95 f1of 6846 . . . . . 6 (𝑄:(0...𝑀)⟶1-1onto𝐻 → 𝑄:(0...𝑀)⟶𝐻)
9693, 94, 953syl 19 . . . . 5 (𝜑 → 𝑄:(0...𝑀)⟶𝐻)
9796, 91fssd 6749 . . . 4 (𝜑 → 𝑄:(0...𝑀)⟶ℝ)
98 reex 11318 . . . . 5 ℝ ∈ V
99 ovex 7476 . . . . 5 (0...𝑀) ∈ V
10098, 99elmap 8927 . . . 4 (𝑄 ∈ (ℝ ↑m (0...𝑀)) ↔ 𝑄:(0...𝑀)⟶ℝ)
10197, 100sylibr 237 . . 3 (𝜑 → 𝑄 ∈ (ℝ ↑m (0...𝑀)))
102 fveq2 6908 . . . . . . . . . . 11 (0 = 𝑖 → (𝑄‘0) = (𝑄‘𝑖))
103102adantl 487 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 = 𝑖) → (𝑄‘0) = (𝑄‘𝑖))
10497ffvelcdmda 7108 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) → (𝑄‘𝑖) ∈ ℝ)
105104leidd 11909 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑖))
106105adantr 486 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 = 𝑖) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑖))
107103, 106eqbrtrd 5130 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 = 𝑖) → (𝑄‘0) ≤ (𝑄‘𝑖))
108 elfzelz 13683 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 𝑖 ∈ ℤ)
109108zred 12830 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 𝑖 ∈ ℝ)
110109ad2antlr 740 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 0 = 𝑖) → 𝑖 ∈ ℝ)
111 elfzle1 13687 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 0 ≤ 𝑖)
112111ad2antlr 740 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 0 = 𝑖) → 0 ≤ 𝑖)
113 neqne 2967 . . . . . . . . . . . . 13 (¬ 0 = 𝑖 → 0 ≠ 𝑖)
114113necomd 3014 . . . . . . . . . . . 12 (¬ 0 = 𝑖 → 𝑖 ≠ 0)
115114adantl 487 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 0 = 𝑖) → 𝑖 ≠ 0)
116110, 112, 115ne0gt0d 11474 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 0 = 𝑖) → 0 < 𝑖)
117 nnssnn0 12636 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ℕ ⊆ ℕ0
118 nn0uz 13030 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ℕ0 = (ℤ≥‘0)
119117, 118sseqtri 3961 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ℕ ⊆ (ℤ≥‘0)
120119, 69sselid 3911 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘0))
121 eluzfz1 13691 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑀 ∈ (ℤ≥‘0) → 0 ∈ (0...𝑀))
122120, 121syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 0 ∈ (0...𝑀))
12396, 122ffvelcdmd 7109 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑄‘0) ∈ 𝐻)
12491, 123sseldd 3914 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑄‘0) ∈ ℝ)
125124ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 < 𝑖) → (𝑄‘0) ∈ ℝ)
126104adantr 486 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 < 𝑖) → (𝑄‘𝑖) ∈ ℝ)
127 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 < 𝑖) → 0 < 𝑖)
12893ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 < 𝑖) → 𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻))
129122anim1i 627 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) → (0 ∈ (0...𝑀) ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)))
130129adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 < 𝑖) → (0 ∈ (0...𝑀) ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)))
131 isorel 7357 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻) ∧ (0 ∈ (0...𝑀) ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀))) → (0 < 𝑖 ↔ (𝑄‘0) < (𝑄‘𝑖)))
132128, 130, 131syl2anc 596 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 < 𝑖) → (0 < 𝑖 ↔ (𝑄‘0) < (𝑄‘𝑖)))
133127, 132mpbid 235 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 < 𝑖) → (𝑄‘0) < (𝑄‘𝑖))
134125, 126, 133ltled 11485 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 < 𝑖) → (𝑄‘0) ≤ (𝑄‘𝑖))
135116, 134syldan 603 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 0 = 𝑖) → (𝑄‘0) ≤ (𝑄‘𝑖))
136107, 135pm2.61dan 825 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) → (𝑄‘0) ≤ (𝑄‘𝑖))
137136adantr 486 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ (𝑄‘𝑖) = -π) → (𝑄‘0) ≤ (𝑄‘𝑖))
138 simpr 490 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ (𝑄‘𝑖) = -π) → (𝑄‘𝑖) = -π)
139137, 138breqtrd 5134 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ (𝑄‘𝑖) = -π) → (𝑄‘0) ≤ -π)
14070rexrd 11386 . . . . . . . 8 (𝜑 → -π ∈ ℝ*)
14171rexrd 11386 . . . . . . . 8 (𝜑 → π ∈ ℝ*)
142 lbicc2 13622 . . . . . . . . . . . . . 14 (( -π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ -π ≤ π) → -π ∈ ( -π[,]π))
14316, 17, 23, 142mp3an 1491 . . . . . . . . . . . . 13 -π ∈ ( -π[,]π)
144143a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → -π ∈ ( -π[,]π))
145 ubicc2 13623 . . . . . . . . . . . . . 14 (( -π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ -π ≤ π) → π ∈ ( -π[,]π))
14616, 17, 23, 145mp3an 1491 . . . . . . . . . . . . 13 π ∈ ( -π[,]π)
147146a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → π ∈ ( -π[,]π))
148 iocssicc 13595 . . . . . . . . . . . . 13 ( -π(,]π) ⊆ ( -π[,]π)
149148, 80sselid 3911 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ ( -π[,]π))
150 tpssi 4796 . . . . . . . . . . . 12 (( -π ∈ ( -π[,]π) ∧ π ∈ ( -π[,]π) ∧ (𝐸‘𝑋) ∈ ( -π[,]π)) → { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ⊆ ( -π[,]π))
151144, 147, 149, 150syl3anc 1399 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ⊆ ( -π[,]π))
152 difssd 4076 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ⊆ ( -π[,]π))
153151, 152unssd 4193 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)) ⊆ ( -π[,]π))
15411, 153eqsstrid 3951 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐻 ⊆ ( -π[,]π))
155154, 123sseldd 3914 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑄‘0) ∈ ( -π[,]π))
156 iccgelb 13560 . . . . . . . 8 (( -π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ (𝑄‘0) ∈ ( -π[,]π)) → -π ≤ (𝑄‘0))
157140, 141, 155, 156syl3anc 1399 . . . . . . 7 (𝜑 → -π ≤ (𝑄‘0))
158157ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ (𝑄‘𝑖) = -π) → -π ≤ (𝑄‘0))
159124ad2antrr 739 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ (𝑄‘𝑖) = -π) → (𝑄‘0) ∈ ℝ)
16015a1i 11 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ (𝑄‘𝑖) = -π) → -π ∈ ℝ)
161159, 160letri3d 11479 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ (𝑄‘𝑖) = -π) → ((𝑄‘0) = -π ↔ ((𝑄‘0) ≤ -π ∧ -π ≤ (𝑄‘0))))
162139, 158, 161mpbir2and 726 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ (𝑄‘𝑖) = -π) → (𝑄‘0) = -π)
16359, 53sselii 3910 . . . . . . 7 -π ∈ 𝐻
164 f1ofo 6854 . . . . . . . . 9 (𝑄:(0...𝑀)⟶1-1onto𝐻 → 𝑄:(0...𝑀)⟶onto𝐻)
16594, 164syl 18 . . . . . . . 8 (𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻) → 𝑄:(0...𝑀)⟶onto𝐻)
166 forn 6821 . . . . . . . 8 (𝑄:(0...𝑀)⟶onto𝐻 → ran 𝑄 = 𝐻)
16793, 165, 1663syl 19 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝑄 = 𝐻)
168163, 167eleqtrrid 2871 . . . . . 6 (𝜑 → -π ∈ ran 𝑄)
169 ffn 6731 . . . . . . 7 (𝑄:(0...𝑀)⟶𝐻 → 𝑄 Fn (0...𝑀))
170 fvelrnb 6968 . . . . . . 7 (𝑄 Fn (0...𝑀) → ( -π ∈ ran 𝑄 ↔ ∃𝑖 ∈ (0...𝑀)(𝑄‘𝑖) = -π))
17196, 169, 1703syl 19 . . . . . 6 (𝜑 → ( -π ∈ ran 𝑄 ↔ ∃𝑖 ∈ (0...𝑀)(𝑄‘𝑖) = -π))
172168, 171mpbid 235 . . . . 5 (𝜑 → ∃𝑖 ∈ (0...𝑀)(𝑄‘𝑖) = -π)
173162, 172r19.29a 3174 . . . 4 (𝜑 → (𝑄‘0) = -π)
17459, 55sselii 3910 . . . . . . 7 π ∈ 𝐻
175174, 167eleqtrrid 2871 . . . . . 6 (𝜑 → π ∈ ran 𝑄)
176 fvelrnb 6968 . . . . . . 7 (𝑄 Fn (0...𝑀) → (π ∈ ran 𝑄 ↔ ∃𝑖 ∈ (0...𝑀)(𝑄‘𝑖) = π))
17796, 169, 1763syl 19 . . . . . 6 (𝜑 → (π ∈ ran 𝑄 ↔ ∃𝑖 ∈ (0...𝑀)(𝑄‘𝑖) = π))
178175, 177mpbid 235 . . . . 5 (𝜑 → ∃𝑖 ∈ (0...𝑀)(𝑄‘𝑖) = π)
17996, 154fssd 6749 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑄:(0...𝑀)⟶( -π[,]π))
180 eluzfz2 13692 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ (ℤ≥‘0) → 𝑀 ∈ (0...𝑀))
181120, 180syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑀 ∈ (0...𝑀))
182179, 181ffvelcdmd 7109 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑄‘𝑀) ∈ ( -π[,]π))
183 iccleub 13559 . . . . . . . . 9 (( -π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ (𝑄‘𝑀) ∈ ( -π[,]π)) → (𝑄‘𝑀) ≤ π)
184140, 141, 182, 183syl3anc 1399 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑄‘𝑀) ≤ π)
1851843ad2ant1 1151 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑄‘𝑖) = π) → (𝑄‘𝑀) ≤ π)
186 id 23 . . . . . . . . . 10 ((𝑄‘𝑖) = π → (𝑄‘𝑖) = π)
187186eqcomd 2769 . . . . . . . . 9 ((𝑄‘𝑖) = π → π = (𝑄‘𝑖))
1881873ad2ant3 1153 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑄‘𝑖) = π) → π = (𝑄‘𝑖))
189105adantr 486 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 = 𝑀) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑖))
190 fveq2 6908 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 = 𝑀 → (𝑄‘𝑖) = (𝑄‘𝑀))
191190adantl 487 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 = 𝑀) → (𝑄‘𝑖) = (𝑄‘𝑀))
192189, 191breqtrd 5134 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 = 𝑀) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑀))
193109ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → 𝑖 ∈ ℝ)
194 elfzel2 13681 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
195194zred 12830 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
196195ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
197 elfzle2 13688 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 𝑖 ≤ 𝑀)
198197ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → 𝑖 ≤ 𝑀)
199 neqne 2967 . . . . . . . . . . . . . 14 (¬ 𝑖 = 𝑀 → 𝑖 ≠ 𝑀)
200199necomd 3014 . . . . . . . . . . . . 13 (¬ 𝑖 = 𝑀 → 𝑀 ≠ 𝑖)
201200adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → 𝑀 ≠ 𝑖)
202193, 196, 198, 201leneltd 11491 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → 𝑖 < 𝑀)
203104adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 < 𝑀) → (𝑄‘𝑖) ∈ ℝ)
20487, 182sselid 3911 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑄‘𝑀) ∈ ℝ)
205204ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 < 𝑀) → (𝑄‘𝑀) ∈ ℝ)
206 simpr 490 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 < 𝑀) → 𝑖 < 𝑀)
20793ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 < 𝑀) → 𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻))
208 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) → 𝑖 ∈ (0...𝑀))
209181adantr 486 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) → 𝑀 ∈ (0...𝑀))
210208, 209jca 521 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) → (𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ 𝑀 ∈ (0...𝑀)))
211210adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 < 𝑀) → (𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ 𝑀 ∈ (0...𝑀)))
212 isorel 7357 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻) ∧ (𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ 𝑀 ∈ (0...𝑀))) → (𝑖 < 𝑀 ↔ (𝑄‘𝑖) < (𝑄‘𝑀)))
213207, 211, 212syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 < 𝑀) → (𝑖 < 𝑀 ↔ (𝑄‘𝑖) < (𝑄‘𝑀)))
214206, 213mpbid 235 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 < 𝑀) → (𝑄‘𝑖) < (𝑄‘𝑀))
215203, 205, 214ltled 11485 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 < 𝑀) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑀))
216202, 215syldan 603 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑀))
217192, 216pm2.61dan 825 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑀))
2182173adant3 1150 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑄‘𝑖) = π) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑀))
219188, 218eqbrtrd 5130 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑄‘𝑖) = π) → π ≤ (𝑄‘𝑀))
2202043ad2ant1 1151 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑄‘𝑖) = π) → (𝑄‘𝑀) ∈ ℝ)
22114a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑄‘𝑖) = π) → π ∈ ℝ)
222220, 221letri3d 11479 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑄‘𝑖) = π) → ((𝑄‘𝑀) = π ↔ ((𝑄‘𝑀) ≤ π ∧ π ≤ (𝑄‘𝑀))))
223185, 219, 222mpbir2and 726 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑄‘𝑖) = π) → (𝑄‘𝑀) = π)
224223rexlimdv3a 3171 . . . . 5 (𝜑 → (∃𝑖 ∈ (0...𝑀)(𝑄‘𝑖) = π → (𝑄‘𝑀) = π))
225178, 224mpd 16 . . . 4 (𝜑 → (𝑄‘𝑀) = π)
226 elfzoelz 13820 . . . . . . . . 9 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → 𝑖 ∈ ℤ)
227226zred 12830 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → 𝑖 ∈ ℝ)
228227ltp1d 12274 . . . . . . 7 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → 𝑖 < (𝑖 + 1))
229228adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → 𝑖 < (𝑖 + 1))
230 elfzofz 13837 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → 𝑖 ∈ (0...𝑀))
231 fzofzp1 13926 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → (𝑖 + 1) ∈ (0...𝑀))
232230, 231jca 521 . . . . . . 7 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → (𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑖 + 1) ∈ (0...𝑀)))
233 isorel 7357 . . . . . . 7 ((𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻) ∧ (𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑖 + 1) ∈ (0...𝑀))) → (𝑖 < (𝑖 + 1) ↔ (𝑄‘𝑖) < (𝑄‘(𝑖 + 1))))
23493, 232, 233syl2an 608 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (𝑖 < (𝑖 + 1) ↔ (𝑄‘𝑖) < (𝑄‘(𝑖 + 1))))
235229, 234mpbid 235 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (𝑄‘𝑖) < (𝑄‘(𝑖 + 1)))
236235ralrimiva 3158 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑖 ∈ (0..^𝑀)(𝑄‘𝑖) < (𝑄‘(𝑖 + 1)))
237173, 225, 236jca31 524 . . 3 (𝜑 → (((𝑄‘0) = -π ∧ (𝑄‘𝑀) = π) ∧ ∀𝑖 ∈ (0..^𝑀)(𝑄‘𝑖) < (𝑄‘(𝑖 + 1))))
2387fourierdlem2 47324 . . . 4 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑄 ∈ (𝑃‘𝑀) ↔ (𝑄 ∈ (ℝ ↑m (0...𝑀)) ∧ (((𝑄‘0) = -π ∧ (𝑄‘𝑀) = π) ∧ ∀𝑖 ∈ (0..^𝑀)(𝑄‘𝑖) < (𝑄‘(𝑖 + 1))))))
23969, 238syl 18 . . 3 (𝜑 → (𝑄 ∈ (𝑃‘𝑀) ↔ (𝑄 ∈ (ℝ ↑m (0...𝑀)) ∧ (((𝑄‘0) = -π ∧ (𝑄‘𝑀) = π) ∧ ∀𝑖 ∈ (0..^𝑀)(𝑄‘𝑖) < (𝑄‘(𝑖 + 1))))))
240101, 237, 239mpbir2and 726 . 2 (𝜑 → 𝑄 ∈ (𝑃‘𝑀))
241 fourierdlem114.g . . . . 5 𝐺 = ((ℝ D 𝐹) ↾ ( -π(,)π))
242241reseq1i 5977 . . . 4 (𝐺 ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) = (((ℝ D 𝐹) ↾ ( -π(,)π)) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1))))
24316a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → -π ∈ ℝ*)
24417a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → π ∈ ℝ*)
245179adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → 𝑄:(0...𝑀)⟶( -π[,]π))
246 simpr 490 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → 𝑖 ∈ (0..^𝑀))
247243, 244, 245, 246fourierdlem27 47349 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1))) ⊆ ( -π(,)π))
248247resabs1d 6011 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (((ℝ D 𝐹) ↾ ( -π(,)π)) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) = ((ℝ D 𝐹) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))))
249242, 248eqtr2id 2811 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → ((ℝ D 𝐹) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) = (𝐺 ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))))
250 fourierdlem114.gcn . . . 4 (𝜑 → 𝐺 ∈ (dom 𝐺–cn→ℂ))
251250, 7, 69, 240, 11, 167fourierdlem38 47360 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (𝐺 ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) ∈ (((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))–cn→ℂ))
252249, 251eqeltrd 2864 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → ((ℝ D 𝐹) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) ∈ (((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))–cn→ℂ))
253249oveq1d 7458 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (((ℝ D 𝐹) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘𝑖)) = ((𝐺 ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘𝑖)))
254250adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → 𝐺 ∈ (dom 𝐺–cn→ℂ))
255 fourierdlem114.rlim . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (( -π[,)π) ∖ dom 𝐺)) → ((𝐺 ↾ (𝑥(,)+∞)) limℂ 𝑥) ≠ ∅)
256255adantlr 728 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) ∧ 𝑥 ∈ (( -π[,)π) ∖ dom 𝐺)) → ((𝐺 ↾ (𝑥(,)+∞)) limℂ 𝑥) ≠ ∅)
257 fourierdlem114.llim . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (( -π(,]π) ∖ dom 𝐺)) → ((𝐺 ↾ (-∞(,)𝑥)) limℂ 𝑥) ≠ ∅)
258257adantlr 728 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) ∧ 𝑥 ∈ (( -π(,]π) ∖ dom 𝐺)) → ((𝐺 ↾ (-∞(,)𝑥)) limℂ 𝑥) ≠ ∅)
25993adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → 𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻))
260259, 94, 953syl 19 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → 𝑄:(0...𝑀)⟶𝐻)
26181adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (𝐸‘𝑋) ∈ ℝ)
262259, 165, 1663syl 19 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → ran 𝑄 = 𝐻)
263254, 256, 258, 259, 260, 246, 235, 247, 261, 11, 262fourierdlem46 47367 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (((𝐺 ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘𝑖)) ≠ ∅ ∧ ((𝐺 ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘(𝑖 + 1))) ≠ ∅))
264263simpld 500 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → ((𝐺 ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘𝑖)) ≠ ∅)
265253, 264eqnetrd 3026 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (((ℝ D 𝐹) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘𝑖)) ≠ ∅)
266249oveq1d 7458 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (((ℝ D 𝐹) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘(𝑖 + 1))) = ((𝐺 ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘(𝑖 + 1))))
267263simprd 501 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → ((𝐺 ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘(𝑖 + 1))) ≠ ∅)
268266, 267eqnetrd 3026 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (((ℝ D 𝐹) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘(𝑖 + 1))) ≠ ∅)
269 fourierdlem114.a . 2 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (∫( -π(,)π)((𝐹‘𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π))
270 fourierdlem114.b . 2 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫( -π(,)π)((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π))
271 fourierdlem114.s . 2 𝑆 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (((𝐴‘𝑛) · (cos‘(𝑛 · 𝑋))) + ((𝐵‘𝑛) · (sin‘(𝑛 · 𝑋)))))
27283tpid3 4734 . . . . 5 (𝐸‘𝑋) ∈ { -π, π, (𝐸‘𝑋)}
273 elun1 4183 . . . . 5 ((𝐸‘𝑋) ∈ { -π, π, (𝐸‘𝑋)} → (𝐸‘𝑋) ∈ ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)))
274272, 273mp1i 14 . . . 4 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)))
275274, 11eleqtrrdi 2875 . . 3 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ 𝐻)
276275, 167eleqtrrd 2867 . 2 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ ran 𝑄)
2771, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 69, 240, 252, 265, 268, 269, 270, 271, 78, 276fourierdlem113 47434 1 (𝜑 → (seq1( + , 𝑆) ⇝ (((𝐿 + 𝑅) / 2) − ((𝐴‘0) / 2)) ∧ (((𝐴‘0) / 2) + Σ𝑛 ∈ ℕ (((𝐴‘𝑛) · (cos‘(𝑛 · 𝑋))) + ((𝐵‘𝑛) · (sin‘(𝑛 · 𝑋))))) = ((𝐿 + 𝑅) / 2)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  {crab 3416  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   ∖ cdif 4048   ∪ cun 4152  ∅c0 4281  {cpr 4590  {ctp 4592   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  dom cdm 5655  ran crn 5656   ↾ cres 5657  ℩cio 6510   Fn wfn 6553  ⟶wf 6554  ⟶ontowfo 6556  ⟶1-1ontowf1o 6557  ‘cfv 6558   Isom wiso 6559  (class class class)co 7443   ↑m cmap 8875  Fincfn 9001  ℂcc 11225  ℝcr 11226  0cc0 11227  1c1 11228   + caddc 11230   · cmul 11232  +∞cpnf 11367  -∞cmnf 11368  ℝ*cxr 11369   < clt 11370   ≤ cle 11371   − cmin 11568   -cneg 11569   / cdiv 12000  ℕcn 12362  2c2 12424  ℕ0cn0 12633  ℤcz 12720  ℤ≥cuz 12992  (,)cioo 13503  (,]cioc 13504  [,)cico 13505  [,]cicc 13506  ...cfz 13666  ..^cfzo 13815  ⌊cfl 13957  seqcseq 14171  ♯chash 14501   ⇝ cli 15680  Σcsu 15882  sincsin 16258  cosccos 16259  πcpi 16261  –cn→ccncf 25227  ∫citg 25969   limℂ climc 26212   D cdv 26213
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-inf2 9669  ax-cc 10540  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304  ax-pre-sup 11305  ax-addf 11306
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-symdif 4201  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-disj 5074  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-isom 6567  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-of 7717  df-ofr 7718  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-supp 8205  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-2o 8505  df-oadd 8508  df-omul 8509  df-er 8745  df-map 8877  df-pm 8878  df-ixp 8954  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-fsupp 9382  df-fi 9430  df-sup 9461  df-inf 9462  df-oi 9531  df-dju 10009  df-card 10047  df-acn 10050  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-div 12001  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-4 12434  df-5 12435  df-6 12436  df-7 12437  df-8 12438  df-9 12439  df-n0 12634  df-xnn0 12707  df-z 12721  df-dec 12842  df-uz 12993  df-q 13103  df-rp 13148  df-xneg 13268  df-xadd 13269  df-xmul 13270  df-ioo 13507  df-ioc 13508  df-ico 13509  df-icc 13510  df-fz 13667  df-fzo 13816  df-fl 13959  df-mod 14037  df-seq 14172  df-exp 14232  df-fac 14445  df-bc 14474  df-hash 14502  df-shft 15249  df-cj 15295  df-re 15296  df-im 15297  df-sqrt 15431  df-abs 15432  df-limsup 15667  df-clim 15684  df-rlim 15685  df-sum 15883  df-ef 16262  df-sin 16264  df-cos 16265  df-pi 16267  df-struct 17354  df-sets 17371  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-ress 17438  df-plusg 17470  df-mulr 17471  df-starv 17472  df-sca 17473  df-vsca 17474  df-ip 17475  df-tset 17476  df-ple 17477  df-ds 17479  df-unif 17480  df-hom 17481  df-cco 17482  df-rest 17622  df-topn 17623  df-0g 17641  df-gsum 17642  df-topgen 17643  df-pt 17644  df-prds 17647  df-xrs 17703  df-qtop 17708  df-imas 17709  df-xps 17711  df-mre 17785  df-mrc 17786  df-acs 17788  df-mgm 18845  df-sgrp 18937  df-mnd 18953  df-submnd 19008  df-mulg 19307  df-cntz 19561  df-cmn 20026  df-psmet 21700  df-xmet 21701  df-met 21702  df-bl 21703  df-mopn 21704  df-fbas 21705  df-fg 21706  df-cnfld 21709  df-top 23242  df-topon 23259  df-topsp 23281  df-bases 23294  df-cld 23367  df-ntr 23368  df-cls 23369  df-nei 23446  df-lp 23484  df-perf 23485  df-cn 23575  df-cnp 23576  df-t1 23662  df-haus 23663  df-cmp 23735  df-tx 23911  df-hmeo 24104  df-fil 24195  df-fm 24287  df-flim 24288  df-flf 24289  df-xms 24669  df-ms 24670  df-tms 24671  df-cncf 25229  df-ovol 25815  df-vol 25816  df-mbf 25970  df-itg1 25971  df-itg2 25972  df-ibl 25973  df-itg 25974  df-0p 26021  df-ditg 26197  df-limc 26216  df-dv 26217
This theorem is used by:  fourierdlem115  47436
  Copyright terms: Public domain W3C validator