Proof of Theorem fourierdlem4
| Step | Hyp | Ref
| Expression |
| 1 | | simpr 484 |
. . . 4
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝑥 ∈ ℝ) |
| 2 | | fourierdlem4.b |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ) |
| 3 | 2 | adantr 480 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ ℝ) |
| 4 | 3, 1 | resubcld 11670 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝐵 − 𝑥) ∈ ℝ) |
| 5 | | fourierdlem4.t |
. . . . . . . . . 10
⊢ 𝑇 = (𝐵 − 𝐴) |
| 6 | | fourierdlem4.a |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ) |
| 7 | 2, 6 | resubcld 11670 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℝ) |
| 8 | 5, 7 | eqeltrid 2839 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ ℝ) |
| 9 | 8 | adantr 480 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝑇 ∈ ℝ) |
| 10 | 5 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝑇 = (𝐵 − 𝐴)) |
| 11 | 2 | recnd 11268 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ) |
| 12 | 6 | recnd 11268 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ) |
| 13 | | fourierdlem4.altb |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → 𝐴 < 𝐵) |
| 14 | 6, 13 | gtned 11375 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐵 ≠ 𝐴) |
| 15 | 11, 12, 14 | subne0d 11608 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ≠ 0) |
| 16 | 10, 15 | eqnetrd 3000 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝑇 ≠ 0) |
| 17 | 16 | adantr 480 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝑇 ≠ 0) |
| 18 | 4, 9, 17 | redivcld 12074 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) ∈ ℝ) |
| 19 | 18 | flcld 13820 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
(⌊‘((𝐵 −
𝑥) / 𝑇)) ∈ ℤ) |
| 20 | 19 | zred 12702 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
(⌊‘((𝐵 −
𝑥) / 𝑇)) ∈ ℝ) |
| 21 | 20, 9 | remulcld 11270 |
. . . 4
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
((⌊‘((𝐵 −
𝑥) / 𝑇)) · 𝑇) ∈ ℝ) |
| 22 | 1, 21 | readdcld 11269 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ∈ ℝ) |
| 23 | 6 | adantr 480 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈ ℝ) |
| 24 | 23, 1 | resubcld 11670 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝐴 − 𝑥) ∈ ℝ) |
| 25 | 24, 9, 17 | redivcld 12074 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) ∈ ℝ) |
| 26 | 25, 9 | remulcld 11270 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇) ∈ ℝ) |
| 27 | 11 | addridd 11440 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → (𝐵 + 0) = 𝐵) |
| 28 | 27 | eqcomd 2742 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → 𝐵 = (𝐵 + 0)) |
| 29 | 11, 12 | subcld 11599 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) ∈ ℂ) |
| 30 | 29 | subidd 11587 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) − (𝐵 − 𝐴)) = 0) |
| 31 | 30 | eqcomd 2742 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → 0 = ((𝐵 − 𝐴) − (𝐵 − 𝐴))) |
| 32 | 31 | oveq2d 7426 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → (𝐵 + 0) = (𝐵 + ((𝐵 − 𝐴) − (𝐵 − 𝐴)))) |
| 33 | 11, 29, 29 | addsub12d 11622 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → (𝐵 + ((𝐵 − 𝐴) − (𝐵 − 𝐴))) = ((𝐵 − 𝐴) + (𝐵 − (𝐵 − 𝐴)))) |
| 34 | 11, 12 | nncand 11604 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝜑 → (𝐵 − (𝐵 − 𝐴)) = 𝐴) |
| 35 | 34 | oveq2d 7426 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) + (𝐵 − (𝐵 − 𝐴))) = ((𝐵 − 𝐴) + 𝐴)) |
| 36 | 29, 12 | addcomd 11442 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) + 𝐴) = (𝐴 + (𝐵 − 𝐴))) |
| 37 | 10 | eqcomd 2742 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) = 𝑇) |
| 38 | 37 | oveq2d 7426 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝜑 → (𝐴 + (𝐵 − 𝐴)) = (𝐴 + 𝑇)) |
| 39 | 36, 38 | eqtrd 2771 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → ((𝐵 − 𝐴) + 𝐴) = (𝐴 + 𝑇)) |
| 40 | 33, 35, 39 | 3eqtrd 2775 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → (𝐵 + ((𝐵 − 𝐴) − (𝐵 − 𝐴))) = (𝐴 + 𝑇)) |
| 41 | 28, 32, 40 | 3eqtrd 2775 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 𝐵 = (𝐴 + 𝑇)) |
| 42 | 41 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐵 = (𝐴 + 𝑇)) |
| 43 | 42 | oveq1d 7425 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝐵 − 𝑥) = ((𝐴 + 𝑇) − 𝑥)) |
| 44 | 12 | adantr 480 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈ ℂ) |
| 45 | 9 | recnd 11268 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝑇 ∈ ℂ) |
| 46 | 1 | recnd 11268 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝑥 ∈ ℂ) |
| 47 | 44, 45, 46 | addsubd 11620 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝐴 + 𝑇) − 𝑥) = ((𝐴 − 𝑥) + 𝑇)) |
| 48 | 43, 47 | eqtrd 2771 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝐵 − 𝑥) = ((𝐴 − 𝑥) + 𝑇)) |
| 49 | 48 | oveq1d 7425 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) = (((𝐴 − 𝑥) + 𝑇) / 𝑇)) |
| 50 | 44, 46 | subcld 11599 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝐴 − 𝑥) ∈ ℂ) |
| 51 | 50, 45, 45, 17 | divdird 12060 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((𝐴 − 𝑥) + 𝑇) / 𝑇) = (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + (𝑇 / 𝑇))) |
| 52 | 5, 29 | eqeltrid 2839 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ ℂ) |
| 53 | 52, 16 | dividd 12020 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝑇 / 𝑇) = 1) |
| 54 | 53 | adantr 480 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑇 / 𝑇) = 1) |
| 55 | 54 | oveq2d 7426 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + (𝑇 / 𝑇)) = (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1)) |
| 56 | 49, 51, 55 | 3eqtrd 2775 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) = (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1)) |
| 57 | 56 | fveq2d 6885 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
(⌊‘((𝐵 −
𝑥) / 𝑇)) = (⌊‘(((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1))) |
| 58 | 57 | oveq1d 7425 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
((⌊‘((𝐵 −
𝑥) / 𝑇)) · 𝑇) = ((⌊‘(((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1)) · 𝑇)) |
| 59 | 58, 21 | eqeltrrd 2836 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
((⌊‘(((𝐴
− 𝑥) / 𝑇) + 1)) · 𝑇) ∈
ℝ) |
| 60 | | peano2re 11413 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) ∈ ℝ → (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1) ∈ ℝ) |
| 61 | 25, 60 | syl 17 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1) ∈ ℝ) |
| 62 | | reflcl 13818 |
. . . . . . 7
⊢ ((((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1) ∈ ℝ →
(⌊‘(((𝐴 −
𝑥) / 𝑇) + 1)) ∈ ℝ) |
| 63 | 61, 62 | syl 17 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
(⌊‘(((𝐴 −
𝑥) / 𝑇) + 1)) ∈ ℝ) |
| 64 | 6, 2 | posdifd 11829 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝐴 < 𝐵 ↔ 0 < (𝐵 − 𝐴))) |
| 65 | 13, 64 | mpbid 232 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 0 < (𝐵 − 𝐴)) |
| 66 | 65, 10 | breqtrrd 5152 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 0 < 𝑇) |
| 67 | 8, 66 | elrpd 13053 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈
ℝ+) |
| 68 | 67 | adantr 480 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝑇 ∈
ℝ+) |
| 69 | | flltp1 13822 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) ∈ ℝ → ((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) < ((⌊‘((𝐴 − 𝑥) / 𝑇)) + 1)) |
| 70 | 25, 69 | syl 17 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) < ((⌊‘((𝐴 − 𝑥) / 𝑇)) + 1)) |
| 71 | | 1zzd 12628 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 1 ∈
ℤ) |
| 72 | | fladdz 13847 |
. . . . . . . 8
⊢ ((((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℤ)
→ (⌊‘(((𝐴
− 𝑥) / 𝑇) + 1)) =
((⌊‘((𝐴 −
𝑥) / 𝑇)) + 1)) |
| 73 | 25, 71, 72 | syl2anc 584 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
(⌊‘(((𝐴 −
𝑥) / 𝑇) + 1)) = ((⌊‘((𝐴 − 𝑥) / 𝑇)) + 1)) |
| 74 | 70, 73 | breqtrrd 5152 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) < (⌊‘(((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1))) |
| 75 | 25, 63, 68, 74 | ltmul1dd 13111 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇) < ((⌊‘(((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1)) · 𝑇)) |
| 76 | 26, 59, 1, 75 | ltadd2dd 11399 |
. . . 4
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇)) < (𝑥 + ((⌊‘(((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1)) · 𝑇))) |
| 77 | 50, 45, 17 | divcan1d 12023 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇) = (𝐴 − 𝑥)) |
| 78 | 77 | oveq2d 7426 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇)) = (𝑥 + (𝐴 − 𝑥))) |
| 79 | 46, 44 | pncan3d 11602 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + (𝐴 − 𝑥)) = 𝐴) |
| 80 | 78, 79 | eqtrd 2771 |
. . . 4
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + (((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇)) = 𝐴) |
| 81 | 58 | oveq2d 7426 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) = (𝑥 + ((⌊‘(((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1)) · 𝑇))) |
| 82 | 81 | eqcomd 2742 |
. . . 4
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + ((⌊‘(((𝐴 − 𝑥) / 𝑇) + 1)) · 𝑇)) = (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇))) |
| 83 | 76, 80, 82 | 3brtr3d 5155 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐴 < (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇))) |
| 84 | 18, 9 | remulcld 11270 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇) ∈ ℝ) |
| 85 | | flle 13821 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) ∈ ℝ →
(⌊‘((𝐵 −
𝑥) / 𝑇)) ≤ ((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) |
| 86 | 18, 85 | syl 17 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
(⌊‘((𝐵 −
𝑥) / 𝑇)) ≤ ((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) |
| 87 | 20, 18, 68 | lemul1d 13099 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
((⌊‘((𝐵 −
𝑥) / 𝑇)) ≤ ((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) ↔ ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇) ≤ (((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇))) |
| 88 | 86, 87 | mpbid 232 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) →
((⌊‘((𝐵 −
𝑥) / 𝑇)) · 𝑇) ≤ (((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇)) |
| 89 | 21, 84, 1, 88 | leadd2dd 11857 |
. . . 4
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ≤ (𝑥 + (((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇))) |
| 90 | 4 | recnd 11268 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝐵 − 𝑥) ∈ ℂ) |
| 91 | 90, 45, 17 | divcan1d 12023 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇) = (𝐵 − 𝑥)) |
| 92 | 91 | oveq2d 7426 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + (((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇)) = (𝑥 + (𝐵 − 𝑥))) |
| 93 | 11 | adantr 480 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ ℂ) |
| 94 | 46, 93 | pncan3d 11602 |
. . . . 5
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + (𝐵 − 𝑥)) = 𝐵) |
| 95 | 92, 94 | eqtrd 2771 |
. . . 4
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + (((𝐵 − 𝑥) / 𝑇) · 𝑇)) = 𝐵) |
| 96 | 89, 95 | breqtrd 5150 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ≤ 𝐵) |
| 97 | 23 | rexrd 11290 |
. . . 4
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐴 ∈
ℝ*) |
| 98 | | elioc2 13431 |
. . . 4
⊢ ((𝐴 ∈ ℝ*
∧ 𝐵 ∈ ℝ)
→ ((𝑥 +
((⌊‘((𝐵 −
𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ∈ (𝐴(,]𝐵) ↔ ((𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ∈ ℝ ∧ 𝐴 < (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ∧ (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ≤ 𝐵))) |
| 99 | 97, 3, 98 | syl2anc 584 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ∈ (𝐴(,]𝐵) ↔ ((𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ∈ ℝ ∧ 𝐴 < (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ∧ (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ≤ 𝐵))) |
| 100 | 22, 83, 96, 99 | mpbir3and 1343 |
. 2
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇)) ∈ (𝐴(,]𝐵)) |
| 101 | | fourierdlem4.e |
. 2
⊢ 𝐸 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝑥 + ((⌊‘((𝐵 − 𝑥) / 𝑇)) · 𝑇))) |
| 102 | 100, 101 | fmptd 7109 |
1
⊢ (𝜑 → 𝐸:ℝ⟶(𝐴(,]𝐵)) |