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 47323
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 12731 . . . . . 6 2 ∈ ℤ
109a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ∈ ℤ)
11 fourierdlem114.h . . . . . . . 8 𝐻 = ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺))
12 tpfi 9320 . . . . . . . . . 10 { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∈ Fin
1312a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∈ Fin)
14 pire 26788 . . . . . . . . . . . . . . 15 π ∈ ℝ
1514renegcli 11622 . . . . . . . . . . . . . 14 -π ∈ ℝ
1615rexri 11370 . . . . . . . . . . . . 13 -π ∈ ℝ*
1714rexri 11370 . . . . . . . . . . . . 13 π ∈ ℝ*
18 negpilt0 46390 . . . . . . . . . . . . . . 15 -π < 0
19 pipos 26792 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 < π
20 0re 11313 . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 ∈ ℝ
2115, 20, 14lttri 11439 . . . . . . . . . . . . . . 15 (( -π < 0 ∧ 0 < π) → -π < π)
2218, 19, 21mp2an 705 . . . . . . . . . . . . . 14 -π < π
2315, 14, 22ltleii 11436 . . . . . . . . . . . . 13 -π ≤ π
24 prunioo 13615 . . . . . . . . . . . . 13 (( -π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ -π ≤ π) → (( -π(,)π) ∪ { -π, π}) = ( -π[,]π))
2516, 17, 23, 24mp3an 1490 . . . . . . . . . . . 12 (( -π(,)π) ∪ { -π, π}) = ( -π[,]π)
2625difeq1i 4059 . . . . . . . . . . 11 ((( -π(,)π) ∪ { -π, π}) ∖ dom 𝐺) = (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)
27 difundir 4236 . . . . . . . . . . 11 ((( -π(,)π) ∪ { -π, π}) ∖ dom 𝐺) = ((( -π(,)π) ∖ dom 𝐺) ∪ ({ -π, π} ∖ dom 𝐺))
2826, 27eqtr3i 2785 . . . . . . . . . 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 9318 . . . . . . . . . . . 12 { -π, π} ∈ Fin
31 diffi 9193 . . . . . . . . . . . 12 ({ -π, π} ∈ Fin → ({ -π, π} ∖ dom 𝐺) ∈ Fin)
3230, 31mp1i 14 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ({ -π, π} ∖ dom 𝐺) ∈ Fin)
33 unfi 9189 . . . . . . . . . . 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 2864 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ∈ Fin)
36 unfi 9189 . . . . . . . . 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 2864 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐻 ∈ Fin)
39 hashcl 14503 . . . . . . 7 (𝐻 ∈ Fin → (♯‘𝐻) ∈ ℕ0)
4038, 39syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → (♯‘𝐻) ∈ ℕ0)
4140nn0zd 12721 . . . . 5 (𝜑 → (♯‘𝐻) ∈ ℤ)
4215, 22ltneii 11426 . . . . . . 7 -π ≠ π
43 hashprg 14542 . . . . . . . 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 3472 . . . . . . . . . 10 { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∈ V
47 ovex 7453 . . . . . . . . . . 11 ( -π[,]π) ∈ V
48 difexg 5290 . . . . . . . . . . 11 (( -π[,]π) ∈ V → (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ∈ V)
4947, 48ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ∈ V
5046, 49unex 7761 . . . . . . . . 9 ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)) ∈ V
5111, 50eqeltri 2856 . . . . . . . 8 𝐻 ∈ V
52 negex 11558 . . . . . . . . . . 11 -π ∈ V
5352tpid1 4725 . . . . . . . . . 10 -π ∈ { -π, π, (𝐸‘𝑋)}
5414elexi 3472 . . . . . . . . . . 11 π ∈ V
5554tpid2 4727 . . . . . . . . . 10 π ∈ { -π, π, (𝐸‘𝑋)}
56 prssi 4776 . . . . . . . . . 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 4176 . . . . . . . . . 10 { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ⊆ ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺))
5958, 11sseqtrri 3957 . . . . . . . . 9 { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ⊆ 𝐻
6057, 59sstri 3917 . . . . . . . 8 { -π, π} ⊆ 𝐻
61 hashss 14556 . . . . . . . 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 5140 . . . . 5 (𝜑 → 2 ≤ (♯‘𝐻))
65 eluz2 12974 . . . . 5 ((♯‘𝐻) ∈ (ℤ≥‘2) ↔ (2 ∈ ℤ ∧ (♯‘𝐻) ∈ ℤ ∧ 2 ≤ (♯‘𝐻)))
6610, 41, 64, 65syl3anbrc 1362 . . . 4 (𝜑 → (♯‘𝐻) ∈ (ℤ≥‘2))
67 uz2m1nn 13053 . . . 4 ((♯‘𝐻) ∈ (ℤ≥‘2) → ((♯‘𝐻) − 1) ∈ ℕ)
6866, 67syl 18 . . 3 (𝜑 → ((♯‘𝐻) − 1) ∈ ℕ)
698, 68eqeltrid 2864 . 2 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
7015a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → -π ∈ ℝ)
7114a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → π ∈ ℝ)
72 negpitopissre 26873 . . . . . . . . . . . 12 ( -π(,]π) ⊆ ℝ
7322a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → -π < π)
74 picn 26790 . . . . . . . . . . . . . . . 16 π ∈ ℂ
75742timesi 12483 . . . . . . . . . . . . . . 15 (2 · π) = (π + π)
7674, 74subnegi 11640 . . . . . . . . . . . . . . 15 (π − -π) = (π + π)
7775, 2, 763eqtr4i 2793 . . . . . . . . . . . . . 14 𝑇 = (π − -π)
78 fourierdlem114.e . . . . . . . . . . . . . 14 𝐸 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑥 + ((⌊‘((π − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)))
7970, 71, 73, 77, 78fourierdlem4 47214 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝐸:ℝ⟶( -π(,]π))
8079, 4ffvelcdmd 7085 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ ( -π(,]π))
8172, 80sselid 3906 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ ℝ)
8270, 71, 813jca 1146 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ( -π ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ ∧ (𝐸‘𝑋) ∈ ℝ))
83 fvex 6898 . . . . . . . . . . 11 (𝐸‘𝑋) ∈ V
8452, 54, 83tpss 4791 . . . . . . . . . 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 13563 . . . . . . . . . . 11 (( -π ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → ( -π[,]π) ⊆ ℝ)
8715, 14, 86mp2an 705 . . . . . . . . . 10 ( -π[,]π) ⊆ ℝ
88 ssdifss 4076 . . . . . . . . . 10 (( -π[,]π) ⊆ ℝ → (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ⊆ ℝ)
8987, 88mp1i 14 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ⊆ ℝ)
9085, 89unssd 4190 . . . . . . . 8 (𝜑 → ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)) ⊆ ℝ)
9111, 90eqsstrid 3946 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝐻 ⊆ ℝ)
92 fourierdlem114.q . . . . . . 7 𝑄 = (℩𝑔𝑔 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻))
9338, 91, 92, 8fourierdlem36 47246 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻))
94 isof1o 7331 . . . . . 6 (𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻) → 𝑄:(0...𝑀)–1-1-onto→𝐻)
95 f1of 6824 . . . . . 6 (𝑄:(0...𝑀)–1-1-onto→𝐻 → 𝑄:(0...𝑀)⟶𝐻)
9693, 94, 953syl 19 . . . . 5 (𝜑 → 𝑄:(0...𝑀)⟶𝐻)
9796, 91fssd 6727 . . . 4 (𝜑 → 𝑄:(0...𝑀)⟶ℝ)
98 reex 11294 . . . . 5 ℝ ∈ V
99 ovex 7453 . . . . 5 (0...𝑀) ∈ V
10098, 99elmap 8902 . . . 4 (𝑄 ∈ (ℝ ↑m (0...𝑀)) ↔ 𝑄:(0...𝑀)⟶ℝ)
10197, 100sylibr 237 . . 3 (𝜑 → 𝑄 ∈ (ℝ ↑m (0...𝑀)))
102 fveq2 6885 . . . . . . . . . . 11 (0 = 𝑖 → (𝑄‘0) = (𝑄‘𝑖))
103102adantl 487 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 = 𝑖) → (𝑄‘0) = (𝑄‘𝑖))
10497ffvelcdmda 7084 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) → (𝑄‘𝑖) ∈ ℝ)
105104leidd 11885 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑖))
106105adantr 486 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 = 𝑖) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑖))
107103, 106eqbrtrd 5126 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 0 = 𝑖) → (𝑄‘0) ≤ (𝑄‘𝑖))
108 elfzelz 13659 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 𝑖 ∈ ℤ)
109108zred 12806 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 𝑖 ∈ ℝ)
110109ad2antlr 740 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 0 = 𝑖) → 𝑖 ∈ ℝ)
111 elfzle1 13663 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 0 ≤ 𝑖)
112111ad2antlr 740 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 0 = 𝑖) → 0 ≤ 𝑖)
113 neqne 2963 . . . . . . . . . . . . 13 (¬ 0 = 𝑖 → 0 ≠ 𝑖)
114113necomd 3010 . . . . . . . . . . . 12 (¬ 0 = 𝑖 → 𝑖 ≠ 0)
115114adantl 487 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 0 = 𝑖) → 𝑖 ≠ 0)
116110, 112, 115ne0gt0d 11450 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 0 = 𝑖) → 0 < 𝑖)
117 nnssnn0 12612 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ℕ ⊆ ℕ0
118 nn0uz 13006 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ℕ0 = (ℤ≥‘0)
119117, 118sseqtri 3956 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ℕ ⊆ (ℤ≥‘0)
120119, 69sselid 3906 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘0))
121 eluzfz1 13667 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑀 ∈ (ℤ≥‘0) → 0 ∈ (0...𝑀))
122120, 121syl 18 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 0 ∈ (0...𝑀))
12396, 122ffvelcdmd 7085 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑄‘0) ∈ 𝐻)
12491, 123sseldd 3909 . . . . . . . . . . . 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 7334 . . . . . . . . . . . . 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 11461 . . . . . . . . . 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 5130 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ (𝑄‘𝑖) = -π) → (𝑄‘0) ≤ -π)
14070rexrd 11362 . . . . . . . 8 (𝜑 → -π ∈ ℝ*)
14171rexrd 11362 . . . . . . . 8 (𝜑 → π ∈ ℝ*)
142 lbicc2 13598 . . . . . . . . . . . . . 14 (( -π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ -π ≤ π) → -π ∈ ( -π[,]π))
14316, 17, 23, 142mp3an 1490 . . . . . . . . . . . . 13 -π ∈ ( -π[,]π)
144143a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → -π ∈ ( -π[,]π))
145 ubicc2 13599 . . . . . . . . . . . . . 14 (( -π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ -π ≤ π) → π ∈ ( -π[,]π))
14616, 17, 23, 145mp3an 1490 . . . . . . . . . . . . 13 π ∈ ( -π[,]π)
147146a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → π ∈ ( -π[,]π))
148 iocssicc 13571 . . . . . . . . . . . . 13 ( -π(,]π) ⊆ ( -π[,]π)
149148, 80sselid 3906 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ ( -π[,]π))
150 tpssi 4792 . . . . . . . . . . . 12 (( -π ∈ ( -π[,]π) ∧ π ∈ ( -π[,]π) ∧ (𝐸‘𝑋) ∈ ( -π[,]π)) → { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ⊆ ( -π[,]π))
151144, 147, 149, 150syl3anc 1398 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → { -π, π, (𝐸‘𝑋)} ⊆ ( -π[,]π))
152 difssd 4073 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺) ⊆ ( -π[,]π))
153151, 152unssd 4190 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ({ -π, π, (𝐸‘𝑋)} ∪ (( -π[,]π) ∖ dom 𝐺)) ⊆ ( -π[,]π))
15411, 153eqsstrid 3946 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝐻 ⊆ ( -π[,]π))
155154, 123sseldd 3909 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑄‘0) ∈ ( -π[,]π))
156 iccgelb 13536 . . . . . . . 8 (( -π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ (𝑄‘0) ∈ ( -π[,]π)) → -π ≤ (𝑄‘0))
157140, 141, 155, 156syl3anc 1398 . . . . . . 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 11455 . . . . . 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 3905 . . . . . . 7 -π ∈ 𝐻
164 f1ofo 6832 . . . . . . . . 9 (𝑄:(0...𝑀)–1-1-onto→𝐻 → 𝑄:(0...𝑀)–onto→𝐻)
16594, 164syl 18 . . . . . . . 8 (𝑄 Isom < , < ((0...𝑀), 𝐻) → 𝑄:(0...𝑀)–onto→𝐻)
166 forn 6799 . . . . . . . 8 (𝑄:(0...𝑀)–onto→𝐻 → ran 𝑄 = 𝐻)
16793, 165, 1663syl 19 . . . . . . 7 (𝜑 → ran 𝑄 = 𝐻)
168163, 167eleqtrrid 2867 . . . . . 6 (𝜑 → -π ∈ ran 𝑄)
169 ffn 6709 . . . . . . 7 (𝑄:(0...𝑀)⟶𝐻 → 𝑄 Fn (0...𝑀))
170 fvelrnb 6945 . . . . . . 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 3170 . . . 4 (𝜑 → (𝑄‘0) = -π)
17459, 55sselii 3905 . . . . . . 7 π ∈ 𝐻
175174, 167eleqtrrid 2867 . . . . . 6 (𝜑 → π ∈ ran 𝑄)
176 fvelrnb 6945 . . . . . . 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 6727 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑄:(0...𝑀)⟶( -π[,]π))
180 eluzfz2 13668 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ (ℤ≥‘0) → 𝑀 ∈ (0...𝑀))
181120, 180syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑀 ∈ (0...𝑀))
182179, 181ffvelcdmd 7085 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑄‘𝑀) ∈ ( -π[,]π))
183 iccleub 13535 . . . . . . . . 9 (( -π ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ (𝑄‘𝑀) ∈ ( -π[,]π)) → (𝑄‘𝑀) ≤ π)
184140, 141, 182, 183syl3anc 1398 . . . . . . . 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 2766 . . . . . . . . 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 6885 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 = 𝑀 → (𝑄‘𝑖) = (𝑄‘𝑀))
191190adantl 487 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 = 𝑀) → (𝑄‘𝑖) = (𝑄‘𝑀))
192189, 191breqtrd 5130 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 = 𝑀) → (𝑄‘𝑖) ≤ (𝑄‘𝑀))
193109ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → 𝑖 ∈ ℝ)
194 elfzel2 13657 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 𝑀 ∈ ℤ)
195194zred 12806 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
196195ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → 𝑀 ∈ ℝ)
197 elfzle2 13664 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (0...𝑀) → 𝑖 ≤ 𝑀)
198197ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → 𝑖 ≤ 𝑀)
199 neqne 2963 . . . . . . . . . . . . . 14 (¬ 𝑖 = 𝑀 → 𝑖 ≠ 𝑀)
200199necomd 3010 . . . . . . . . . . . . 13 (¬ 𝑖 = 𝑀 → 𝑀 ≠ 𝑖)
201200adantl 487 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → 𝑀 ≠ 𝑖)
202193, 196, 198, 201leneltd 11467 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ ¬ 𝑖 = 𝑀) → 𝑖 < 𝑀)
203104adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0...𝑀)) ∧ 𝑖 < 𝑀) → (𝑄‘𝑖) ∈ ℝ)
20487, 182sselid 3906 . . . . . . . . . . . . 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 7334 . . . . . . . . . . . . . 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 11461 . . . . . . . . . . 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 5126 . . . . . . 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 11455 . . . . . . 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 3167 . . . . 5 (𝜑 → (∃𝑖 ∈ (0...𝑀)(𝑄‘𝑖) = π → (𝑄‘𝑀) = π))
225178, 224mpd 16 . . . 4 (𝜑 → (𝑄‘𝑀) = π)
226 elfzoelz 13796 . . . . . . . . 9 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → 𝑖 ∈ ℤ)
227226zred 12806 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → 𝑖 ∈ ℝ)
228227ltp1d 12250 . . . . . . 7 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → 𝑖 < (𝑖 + 1))
229228adantl 487 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → 𝑖 < (𝑖 + 1))
230 elfzofz 13813 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → 𝑖 ∈ (0...𝑀))
231 fzofzp1 13902 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → (𝑖 + 1) ∈ (0...𝑀))
232230, 231jca 521 . . . . . . 7 (𝑖 ∈ (0..^𝑀) → (𝑖 ∈ (0...𝑀) ∧ (𝑖 + 1) ∈ (0...𝑀)))
233 isorel 7334 . . . . . . 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 3154 . . . 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 47212 . . . 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 5965 . . . 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 47237 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1))) ⊆ ( -π(,)π))
248247resabs1d 5998 . . . 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 2808 . . 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 47248 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (𝐺 ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) ∈ (((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))–cn→ℂ))
252249, 251eqeltrd 2860 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → ((ℝ D 𝐹) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) ∈ (((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))–cn→ℂ))
253249oveq1d 7435 . . 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 47255 . . . 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 3022 . 2 ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑀)) → (((ℝ D 𝐹) ↾ ((𝑄‘𝑖)(,)(𝑄‘(𝑖 + 1)))) limℂ (𝑄‘𝑖)) ≠ ∅)
266249oveq1d 7435 . . 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 3022 . 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 4730 . . . . 5 (𝐸‘𝑋) ∈ { -π, π, (𝐸‘𝑋)}
273 elun1 4180 . . . . 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 2871 . . 3 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ 𝐻)
276275, 167eleqtrrd 2863 . 2 (𝜑 → (𝐸‘𝑋) ∈ ran 𝑄)
2771, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 69, 240, 252, 265, 268, 269, 270, 271, 78, 276fourierdlem113 47322 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 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  {crab 3412  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895   ∖ cdif 4045   ∪ cun 4149  ∅c0 4278  {cpr 4586  {ctp 4588   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  dom cdm 5650  ran crn 5651   ↾ cres 5652  ℩cio 6492   Fn wfn 6533  ⟶wf 6534  –onto→wfo 6536  –1-1-onto→wf1o 6537  ‘cfv 6538   Isom wiso 6539  (class class class)co 7420   ↑m cmap 8850  Fincfn 8976  ℂcc 11201  ℝcr 11202  0cc0 11203  1c1 11204   + caddc 11206   · cmul 11208  +∞cpnf 11343  -∞cmnf 11344  ℝ*cxr 11345   < clt 11346   ≤ cle 11347   − cmin 11544   -cneg 11545   / cdiv 11976  ℕcn 12338  2c2 12400  ℕ0cn0 12609  ℤcz 12696  ℤ≥cuz 12968  (,)cioo 13479  (,]cioc 13480  [,)cico 13481  [,]cicc 13482  ...cfz 13642  ..^cfzo 13791  ⌊cfl 13933  seqcseq 14147  ♯chash 14477   ⇝ cli 15656  Σcsu 15858  sincsin 16234  cosccos 16235  πcpi 16237  –cn→ccncf 25202  ∫citg 25944   limℂ climc 26187   D cdv 26188
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9645  ax-cc 10516  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280  ax-pre-sup 11281  ax-addf 11282
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-symdif 4198  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-disj 5070  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-ofr 7694  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8180  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-oadd 8483  df-omul 8484  df-er 8720  df-map 8852  df-pm 8853  df-ixp 8929  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-fsupp 9357  df-fi 9406  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9507  df-dju 9985  df-card 10023  df-acn 10026  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-div 11977  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-5 12411  df-6 12412  df-7 12413  df-8 12414  df-9 12415  df-n0 12610  df-xnn0 12683  df-z 12697  df-dec 12818  df-uz 12969  df-q 13079  df-rp 13124  df-xneg 13244  df-xadd 13245  df-xmul 13246  df-ioo 13483  df-ioc 13484  df-ico 13485  df-icc 13486  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-fl 13935  df-mod 14013  df-seq 14148  df-exp 14208  df-fac 14421  df-bc 14450  df-hash 14478  df-shft 15225  df-cj 15271  df-re 15272  df-im 15273  df-sqrt 15407  df-abs 15408  df-limsup 15643  df-clim 15660  df-rlim 15661  df-sum 15859  df-ef 16238  df-sin 16240  df-cos 16241  df-pi 16243  df-struct 17330  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-mulr 17447  df-starv 17448  df-sca 17449  df-vsca 17450  df-ip 17451  df-tset 17452  df-ple 17453  df-ds 17455  df-unif 17456  df-hom 17457  df-cco 17458  df-rest 17598  df-topn 17599  df-0g 17617  df-gsum 17618  df-topgen 17619  df-pt 17620  df-prds 17623  df-xrs 17679  df-qtop 17684  df-imas 17685  df-xps 17687  df-mre 17761  df-mrc 17762  df-acs 17764  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-submnd 18984  df-mulg 19283  df-cntz 19536  df-cmn 20001  df-psmet 21675  df-xmet 21676  df-met 21677  df-bl 21678  df-mopn 21679  df-fbas 21680  df-fg 21681  df-cnfld 21684  df-top 23217  df-topon 23234  df-topsp 23256  df-bases 23269  df-cld 23342  df-ntr 23343  df-cls 23344  df-nei 23421  df-lp 23459  df-perf 23460  df-cn 23550  df-cnp 23551  df-t1 23637  df-haus 23638  df-cmp 23710  df-tx 23886  df-hmeo 24079  df-fil 24170  df-fm 24262  df-flim 24263  df-flf 24264  df-xms 24644  df-ms 24645  df-tms 24646  df-cncf 25204  df-ovol 25790  df-vol 25791  df-mbf 25945  df-itg1 25946  df-itg2 25947  df-ibl 25948  df-itg 25949  df-0p 25996  df-ditg 26172  df-limc 26191  df-dv 26192
This theorem is used by:  fourierdlem115  47324
  Copyright terms: Public domain W3C validator