Theorem fourierdlem21 46133

Description: The coefficients of the fourier series are integrable and reals. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
fourierdlem21.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
fourierdlem21.c	⊢ 𝐶 = (-π(,)π)
fourierdlem21.fibl	⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ 𝐶) ∈ 𝐿1)
fourierdlem21.b	⊢ 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π))
fourierdlem21.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)

Assertion

Ref	Expression
fourierdlem21	⊢ (𝜑 → (((𝐵‘𝑁) ∈ ℝ ∧ (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1) ∧ ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ))

Distinct variable groups:   𝐶,𝑛,𝑥   𝑛,𝐹,𝑥   𝑛,𝑁,𝑥   𝜑,𝑛,𝑥

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥,𝑛)

Proof of Theorem fourierdlem21

Dummy variables 𝑏 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnnn0 12456	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℕ0)
2		fourierdlem21.f	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
3	2	adantr 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
4		ioossre 13375	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (-π(,)π) ⊆ ℝ
5		id 22	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐶 → 𝑥 ∈ 𝐶)
6		fourierdlem21.c	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐶 = (-π(,)π)
7	5, 6	eleqtrdi 2839	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐶 → 𝑥 ∈ (-π(,)π))
8	4, 7	sselid 3947	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐶 → 𝑥 ∈ ℝ)
9	8	adantl 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → 𝑥 ∈ ℝ)
10	3, 9	ffvelcdmd 7060	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
11	10	adantlr 715	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℝ)
12		nn0re 12458	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → 𝑛 ∈ ℝ)
13	12	adantr 480	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → 𝑛 ∈ ℝ)
14	8	adantl 481	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → 𝑥 ∈ ℝ)
15	13, 14	remulcld 11211	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → (𝑛 · 𝑥) ∈ ℝ)
16	15	resincld 16118	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ)
17	16	adantll 714	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ)
18	11, 17	remulcld 11211	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ ℝ)
19		ioombl 25473	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (-π(,)π) ∈ dom vol
20	6, 19	eqeltri 2825	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐶 ∈ dom vol
21	20	a1i 11	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝐶 ∈ dom vol)
22		eqidd 2731	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) = (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))))
23		eqidd 2731	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥)) = (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥)))
24	21, 17, 11, 22, 23	offval2 7676	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∘f · (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥))) = (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((sin‘(𝑛 · 𝑥)) · (𝐹‘𝑥))))
25	17	recnd 11209	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℂ)
26	11	recnd 11209	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℂ)
27	25, 26	mulcomd 11202	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → ((sin‘(𝑛 · 𝑥)) · (𝐹‘𝑥)) = ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))))
28	27	mpteq2dva 5203	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((sin‘(𝑛 · 𝑥)) · (𝐹‘𝑥))) = (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥)))))
29	24, 28	eqtr2d 2766	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) = ((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∘f · (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥))))
30		sincn 26361	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ sin ∈ (ℂ–cn→ℂ)
31	30	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → sin ∈ (ℂ–cn→ℂ))
32	6, 4	eqsstri 3996	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 𝐶 ⊆ ℝ
33		ax-resscn 11132	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
34	32, 33	sstri 3959	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 𝐶 ⊆ ℂ
35	34	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → 𝐶 ⊆ ℂ)
36	12	recnd 11209	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → 𝑛 ∈ ℂ)
37		ssid 3972	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
38	37	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → ℂ ⊆ ℂ)
39	35, 36, 38	constcncfg 45877	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ 𝑛) ∈ (𝐶–cn→ℂ))
40	35, 38	idcncfg 45878	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ 𝑥) ∈ (𝐶–cn→ℂ))
41	39, 40	mulcncf 25353	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝑛 · 𝑥)) ∈ (𝐶–cn→ℂ))
42	41	adantl 481	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝑛 · 𝑥)) ∈ (𝐶–cn→ℂ))
43	31, 42	cncfmpt1f 24814	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ (𝐶–cn→ℂ))
44		cnmbf 25567	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐶 ∈ dom vol ∧ (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ (𝐶–cn→ℂ)) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ MblFn)
45	20, 43, 44	sylancr 587	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ MblFn)
46	2	feqmptd 6932	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝐹‘𝑥)))
47	46	reseq1d 5952	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ 𝐶) = ((𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝐹‘𝑥)) ↾ 𝐶))
48		resmpt 6011	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝐶 ⊆ ℝ → ((𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝐹‘𝑥)) ↾ 𝐶) = (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥)))
49	32, 48	mp1i 13	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → ((𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝐹‘𝑥)) ↾ 𝐶) = (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥)))
50	47, 49	eqtr2d 2766	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥)) = (𝐹 ↾ 𝐶))
51		fourierdlem21.fibl	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ↾ 𝐶) ∈ 𝐿1)
52	50, 51	eqeltrd 2829	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥)) ∈ 𝐿1)
53	52	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥)) ∈ 𝐿1)
54		1re 11181	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 1 ∈ ℝ
55		simpr 484	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → 𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))))
56		nfv 1914	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ Ⅎ𝑥 𝑛 ∈ ℕ0
57		nfmpt1 5209	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ Ⅎ𝑥(𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))
58	57	nfdm 5918	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ Ⅎ𝑥dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))
59	58	nfcri 2884	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ Ⅎ𝑥 𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))
60	56, 59	nfan 1899	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ Ⅎ𝑥(𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))))
61	16	ex 412	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥 ∈ 𝐶 → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ))
62	61	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → (𝑥 ∈ 𝐶 → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ))
63	60, 62	ralrimi 3236	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → ∀𝑥 ∈ 𝐶 (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ)
64		dmmptg 6218	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐶 (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ → dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) = 𝐶)
65	63, 64	syl 17	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) = 𝐶)
66	55, 65	eleqtrd 2831	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → 𝑦 ∈ 𝐶)
67		eqidd 2731	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) = (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))))
68		oveq2 7398	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑛 · 𝑥) = (𝑛 · 𝑦))
69	68	fveq2d 6865	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) = (sin‘(𝑛 · 𝑦)))
70	69	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) ∧ 𝑥 = 𝑦) → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) = (sin‘(𝑛 · 𝑦)))
71		simpr 484	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) → 𝑦 ∈ 𝐶)
72	12	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) → 𝑛 ∈ ℝ)
73	32, 71	sselid 3947	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) → 𝑦 ∈ ℝ)
74	72, 73	remulcld 11211	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) → (𝑛 · 𝑦) ∈ ℝ)
75	74	resincld 16118	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) → (sin‘(𝑛 · 𝑦)) ∈ ℝ)
76	67, 70, 71, 75	fvmptd 6978	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) → ((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦) = (sin‘(𝑛 · 𝑦)))
77	76	fveq2d 6865	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) → (abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) = (abs‘(sin‘(𝑛 · 𝑦))))
78		abssinbd 45300	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑛 · 𝑦) ∈ ℝ → (abs‘(sin‘(𝑛 · 𝑦))) ≤ 1)
79	74, 78	syl 17	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) → (abs‘(sin‘(𝑛 · 𝑦))) ≤ 1)
80	77, 79	eqbrtrd 5132	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ 𝐶) → (abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1)
81	66, 80	syldan 591	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ 𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → (abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1)
82	81	ralrimiva 3126	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → ∀𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1)
83		breq2 5114	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑏 = 1 → ((abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏 ↔ (abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1))
84	83	ralbidv 3157	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑏 = 1 → (∀𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏 ↔ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1))
85	84	rspcev 3591	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((1 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏)
86	54, 82, 85	sylancr 587	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏)
87	86	adantl 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏)
88		bddmulibl 25747	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ MblFn ∧ (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥)) ∈ 𝐿1 ∧ ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∘f · (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥))) ∈ 𝐿1)
89	45, 53, 87, 88	syl3anc 1373	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∘f · (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ (𝐹‘𝑥))) ∈ 𝐿1)
90	29, 89	eqeltrd 2829	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1)
91	18, 90	itgrecl 25706	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ)
92	1, 91	sylan2 593	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ)
93		pire 26373	. . . . . 6 ⊢ π ∈ ℝ
94	93	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → π ∈ ℝ)
95		0re 11183	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ ℝ
96		pipos 26375	. . . . . . 7 ⊢ 0 < π
97	95, 96	gtneii 11293	. . . . . 6 ⊢ π ≠ 0
98	97	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → π ≠ 0)
99	92, 94, 98	redivcld 12017	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π) ∈ ℝ)
100		fourierdlem21.b	. . . 4 ⊢ 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π))
101	99, 100	fmptd 7089	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐵:ℕ⟶ℝ)
102		fourierdlem21.n	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
103	101, 102	ffvelcdmd 7060	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐵‘𝑁) ∈ ℝ)
104	102	nnnn0d 12510	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
105		eleq1 2817	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 ∈ ℕ0 ↔ 𝑁 ∈ ℕ0))
106	105	anbi2d 630	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) ↔ (𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0)))
107		simpl 482	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑛 = 𝑁 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → 𝑛 = 𝑁)
108	107	oveq1d 7405	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑛 = 𝑁 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → (𝑛 · 𝑥) = (𝑁 · 𝑥))
109	108	fveq2d 6865	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑛 = 𝑁 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) = (sin‘(𝑁 · 𝑥)))
110	109	oveq2d 7406	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑛 = 𝑁 ∧ 𝑥 ∈ 𝐶) → ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) = ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥))))
111	110	mpteq2dva 5203	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) = (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥)))))
112	111	eleq1d 2814	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1 ↔ (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1))
113	106, 112	imbi12d 344	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1)))
114	113, 90	vtoclg 3523	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1))
115	114	anabsi7 671	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1)
116	104, 115	mpdan 687	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1)
117	102	ancli 548	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ))
118		eleq1 2817	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 ∈ ℕ ↔ 𝑁 ∈ ℕ))
119	118	anbi2d 630	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) ↔ (𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ)))
120	110	itgeq2dv 25690	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 = ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥))) d𝑥)
121	120	eleq1d 2814	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ ↔ ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ))
122	119, 121	imbi12d 344	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ) ↔ ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ)))
123	122, 92	vtoclg 3523	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝜑 ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ))
124	102, 117, 123	sylc 65	. 2 ⊢ (𝜑 → ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ)
125	103, 116, 124	jca31 514	1 ⊢ (𝜑 → (((𝐵‘𝑁) ∈ ℝ ∧ (𝑥 ∈ 𝐶 ↦ ((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1) ∧ ∫𝐶((𝐹‘𝑥) · (sin‘(𝑁 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109   ≠ wne 2926  ∀wral 3045  ∃wrex 3054   ⊆ wss 3917   class class class wbr 5110   ↦ cmpt 5191  dom cdm 5641   ↾ cres 5643  ⟶wf 6510  ‘cfv 6514  (class class class)co 7390   ∘_f cof 7654  ℂcc 11073  ℝcr 11074  0cc0 11075  1c1 11076   · cmul 11080   ≤ cle 11216  -cneg 11413   / cdiv 11842  ℕcn 12193  ℕ₀cn0 12449  (,)cioo 13313  abscabs 15207  sincsin 16036  πcpi 16039  –cn→ccncf 24776  volcvol 25371  MblFncmbf 25522  𝐿¹cibl 25525  ∫citg 25526

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2702  ax-rep 5237  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  ax-inf2 9601  ax-cc 10395  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153  ax-addf 11154

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-pss 3937  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-tp 4597  df-op 4599  df-uni 4875  df-int 4914  df-iun 4960  df-iin 4961  df-disj 5078  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5536  df-eprel 5541  df-po 5549  df-so 5550  df-fr 5594  df-se 5595  df-we 5596  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-isom 6523  df-riota 7347  df-ov 7393  df-oprab 7394  df-mpo 7395  df-of 7656  df-ofr 7657  df-om 7846  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8343  df-rdg 8381  df-1o 8437  df-2o 8438  df-oadd 8441  df-omul 8442  df-er 8674  df-map 8804  df-pm 8805  df-ixp 8874  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-fin 8925  df-fsupp 9320  df-fi 9369  df-sup 9400  df-inf 9401  df-oi 9470  df-dju 9861  df-card 9899  df-acn 9902  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220  df-le 11221  df-sub 11414  df-neg 11415  df-div 11843  df-nn 12194  df-2 12256  df-3 12257  df-4 12258  df-5 12259  df-6 12260  df-7 12261  df-8 12262  df-9 12263  df-n0 12450  df-z 12537  df-dec 12657  df-uz 12801  df-q 12915  df-rp 12959  df-xneg 13079  df-xadd 13080  df-xmul 13081  df-ioo 13317  df-ioc 13318  df-ico 13319  df-icc 13320  df-fz 13476  df-fzo 13623  df-fl 13761  df-mod 13839  df-seq 13974  df-exp 14034  df-fac 14246  df-bc 14275  df-hash 14303  df-shft 15040  df-cj 15072  df-re 15073  df-im 15074  df-sqrt 15208  df-abs 15209  df-limsup 15444  df-clim 15461  df-rlim 15462  df-sum 15660  df-ef 16040  df-sin 16042  df-cos 16043  df-pi 16045  df-struct 17124  df-sets 17141  df-slot 17159  df-ndx 17171  df-base 17187  df-ress 17208  df-plusg 17240  df-mulr 17241  df-starv 17242  df-sca 17243  df-vsca 17244  df-ip 17245  df-tset 17246  df-ple 17247  df-ds 17249  df-unif 17250  df-hom 17251  df-cco 17252  df-rest 17392  df-topn 17393  df-0g 17411  df-gsum 17412  df-topgen 17413  df-pt 17414  df-prds 17417  df-xrs 17472  df-qtop 17477  df-imas 17478  df-xps 17480  df-mre 17554  df-mrc 17555  df-acs 17557  df-mgm 18574  df-sgrp 18653  df-mnd 18669  df-submnd 18718  df-mulg 19007  df-cntz 19256  df-cmn 19719  df-psmet 21263  df-xmet 21264  df-met 21265  df-bl 21266  df-mopn 21267  df-fbas 21268  df-fg 21269  df-cnfld 21272  df-top 22788  df-topon 22805  df-topsp 22827  df-bases 22840  df-cld 22913  df-ntr 22914  df-cls 22915  df-nei 22992  df-lp 23030  df-perf 23031  df-cn 23121  df-cnp 23122  df-haus 23209  df-cmp 23281  df-tx 23456  df-hmeo 23649  df-fil 23740  df-fm 23832  df-flim 23833  df-flf 23834  df-xms 24215  df-ms 24216  df-tms 24217  df-cncf 24778  df-ovol 25372  df-vol 25373  df-mbf 25527  df-itg1 25528  df-itg2 25529  df-ibl 25530  df-itg 25531  df-0p 25578  df-limc 25774  df-dv 25775

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