Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  fourierdlem66 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem fourierdlem66 41999
Description: Value of the 𝐺 function when the argument is not zero. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
fourierdlem66.f (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
fourierdlem66.x (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
fourierdlem66.y (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
fourierdlem66.w (𝜑𝑊 ∈ ℝ)
fourierdlem66.d 𝐷 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑠 ∈ ℝ ↦ if((𝑠 mod (2 · π)) = 0, (((2 · 𝑛) + 1) / (2 · π)), ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2)))))))
fourierdlem66.h 𝐻 = (𝑠 ∈ (-π[,]π) ↦ if(𝑠 = 0, 0, (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠)))
fourierdlem66.k 𝐾 = (𝑠 ∈ (-π[,]π) ↦ if(𝑠 = 0, 1, (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))))
fourierdlem66.u 𝑈 = (𝑠 ∈ (-π[,]π) ↦ ((𝐻𝑠) · (𝐾𝑠)))
fourierdlem66.s 𝑆 = (𝑠 ∈ (-π[,]π) ↦ (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)))
fourierdlem66.g 𝐺 = (𝑠 ∈ (-π[,]π) ↦ ((𝑈𝑠) · (𝑆𝑠)))
fourierdlem66.a 𝐴 = ((-π[,]π) ∖ {0})
Assertion
Ref Expression
fourierdlem66 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (𝐺𝑠) = (π · (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) · ((𝐷𝑛)‘𝑠))))
Distinct variable groups:   𝑛,𝑠   𝜑,𝑠
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑛)   𝐴(𝑛,𝑠)   𝐷(𝑛,𝑠)   𝑆(𝑛,𝑠)   𝑈(𝑛,𝑠)   𝐹(𝑛,𝑠)   𝐺(𝑛,𝑠)   𝐻(𝑛,𝑠)   𝐾(𝑛,𝑠)   𝑊(𝑛,𝑠)   𝑋(𝑛,𝑠)   𝑌(𝑛,𝑠)

Proof of Theorem fourierdlem66
StepHypRef Expression
1 fourierdlem66.a . . . . . . . 8 𝐴 = ((-π[,]π) ∖ {0})
21eqimssi 3946 . . . . . . 7 𝐴 ⊆ ((-π[,]π) ∖ {0})
3 difss 4029 . . . . . . 7 ((-π[,]π) ∖ {0}) ⊆ (-π[,]π)
42, 3sstri 3898 . . . . . 6 𝐴 ⊆ (-π[,]π)
54a1i 11 . . . . 5 (𝜑𝐴 ⊆ (-π[,]π))
65sselda 3889 . . . 4 ((𝜑𝑠𝐴) → 𝑠 ∈ (-π[,]π))
76adantlr 711 . . 3 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → 𝑠 ∈ (-π[,]π))
8 fourierdlem66.f . . . . . . . 8 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
98adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
10 fourierdlem66.x . . . . . . . 8 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
1110adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝑋 ∈ ℝ)
12 fourierdlem66.y . . . . . . . 8 (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
1312adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝑌 ∈ ℝ)
14 fourierdlem66.w . . . . . . . 8 (𝜑𝑊 ∈ ℝ)
1514adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝑊 ∈ ℝ)
16 fourierdlem66.h . . . . . . 7 𝐻 = (𝑠 ∈ (-π[,]π) ↦ if(𝑠 = 0, 0, (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠)))
17 fourierdlem66.k . . . . . . 7 𝐾 = (𝑠 ∈ (-π[,]π) ↦ if(𝑠 = 0, 1, (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))))
18 fourierdlem66.u . . . . . . 7 𝑈 = (𝑠 ∈ (-π[,]π) ↦ ((𝐻𝑠) · (𝐾𝑠)))
199, 11, 13, 15, 16, 17, 18fourierdlem55 41988 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → 𝑈:(-π[,]π)⟶ℝ)
2019adantr 481 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → 𝑈:(-π[,]π)⟶ℝ)
2120, 7ffvelrnd 6717 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (𝑈𝑠) ∈ ℝ)
22 nnre 11493 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℝ)
23 fourierdlem66.s . . . . . . . 8 𝑆 = (𝑠 ∈ (-π[,]π) ↦ (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)))
2423fourierdlem5 41939 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℝ → 𝑆:(-π[,]π)⟶ℝ)
2522, 24syl 17 . . . . . 6 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑆:(-π[,]π)⟶ℝ)
2625ad2antlr 723 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → 𝑆:(-π[,]π)⟶ℝ)
2726, 7ffvelrnd 6717 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (𝑆𝑠) ∈ ℝ)
2821, 27remulcld 10517 . . 3 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → ((𝑈𝑠) · (𝑆𝑠)) ∈ ℝ)
29 fourierdlem66.g . . . 4 𝐺 = (𝑠 ∈ (-π[,]π) ↦ ((𝑈𝑠) · (𝑆𝑠)))
3029fvmpt2 6645 . . 3 ((𝑠 ∈ (-π[,]π) ∧ ((𝑈𝑠) · (𝑆𝑠)) ∈ ℝ) → (𝐺𝑠) = ((𝑈𝑠) · (𝑆𝑠)))
317, 28, 30syl2anc 584 . 2 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (𝐺𝑠) = ((𝑈𝑠) · (𝑆𝑠)))
328, 10, 12, 14, 16fourierdlem9 41943 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐻:(-π[,]π)⟶ℝ)
3332adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑠𝐴) → 𝐻:(-π[,]π)⟶ℝ)
3433, 6ffvelrnd 6717 . . . . . . 7 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝐻𝑠) ∈ ℝ)
3517fourierdlem43 41977 . . . . . . . . 9 𝐾:(-π[,]π)⟶ℝ
3635a1i 11 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑠𝐴) → 𝐾:(-π[,]π)⟶ℝ)
3736, 6ffvelrnd 6717 . . . . . . 7 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝐾𝑠) ∈ ℝ)
3834, 37remulcld 10517 . . . . . 6 ((𝜑𝑠𝐴) → ((𝐻𝑠) · (𝐾𝑠)) ∈ ℝ)
3918fvmpt2 6645 . . . . . 6 ((𝑠 ∈ (-π[,]π) ∧ ((𝐻𝑠) · (𝐾𝑠)) ∈ ℝ) → (𝑈𝑠) = ((𝐻𝑠) · (𝐾𝑠)))
406, 38, 39syl2anc 584 . . . . 5 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝑈𝑠) = ((𝐻𝑠) · (𝐾𝑠)))
41 0red 10490 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑠𝐴) → 0 ∈ ℝ)
428adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑠𝐴) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
4310adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑠𝐴) → 𝑋 ∈ ℝ)
44 pire 24727 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 π ∈ ℝ
4544renegcli 10795 . . . . . . . . . . . . . . . 16 -π ∈ ℝ
46 iccssre 12668 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((-π ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ) → (-π[,]π) ⊆ ℝ)
4745, 44, 46mp2an 688 . . . . . . . . . . . . . . 15 (-π[,]π) ⊆ ℝ
484sseli 3885 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑠𝐴𝑠 ∈ (-π[,]π))
4947, 48sseldi 3887 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑠𝐴𝑠 ∈ ℝ)
5049adantl 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑠𝐴) → 𝑠 ∈ ℝ)
5143, 50readdcld 10516 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝑋 + 𝑠) ∈ ℝ)
5242, 51ffvelrnd 6717 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) ∈ ℝ)
5312, 14ifcld 4426 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊) ∈ ℝ)
5453adantr 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑠𝐴) → if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊) ∈ ℝ)
5552, 54resubcld 10916 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑠𝐴) → ((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) ∈ ℝ)
56 simpr 485 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑠𝐴) → 𝑠𝐴)
572, 56sseldi 3887 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑠𝐴) → 𝑠 ∈ ((-π[,]π) ∖ {0}))
5857eldifbd 3872 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑠𝐴) → ¬ 𝑠 ∈ {0})
59 velsn 4488 . . . . . . . . . . . 12 (𝑠 ∈ {0} ↔ 𝑠 = 0)
6058, 59sylnib 329 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑠𝐴) → ¬ 𝑠 = 0)
6160neqned 2991 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑠𝐴) → 𝑠 ≠ 0)
6255, 50, 61redivcld 11316 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑠𝐴) → (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠) ∈ ℝ)
6341, 62ifcld 4426 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑠𝐴) → if(𝑠 = 0, 0, (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠)) ∈ ℝ)
6416fvmpt2 6645 . . . . . . . 8 ((𝑠 ∈ (-π[,]π) ∧ if(𝑠 = 0, 0, (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠)) ∈ ℝ) → (𝐻𝑠) = if(𝑠 = 0, 0, (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠)))
656, 63, 64syl2anc 584 . . . . . . 7 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝐻𝑠) = if(𝑠 = 0, 0, (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠)))
6660iffalsed 4392 . . . . . . 7 ((𝜑𝑠𝐴) → if(𝑠 = 0, 0, (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠)) = (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠))
6765, 66eqtrd 2831 . . . . . 6 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝐻𝑠) = (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠))
68 1red 10488 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑠𝐴) → 1 ∈ ℝ)
69 2re 11559 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℝ
7069a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑠𝐴) → 2 ∈ ℝ)
7150rehalfcld 11732 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝑠 / 2) ∈ ℝ)
7271resincld 15329 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑠𝐴) → (sin‘(𝑠 / 2)) ∈ ℝ)
7370, 72remulcld 10517 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑠𝐴) → (2 · (sin‘(𝑠 / 2))) ∈ ℝ)
74 2cnd 11563 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑠𝐴) → 2 ∈ ℂ)
7572recnd 10515 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑠𝐴) → (sin‘(𝑠 / 2)) ∈ ℂ)
76 2ne0 11589 . . . . . . . . . . . 12 2 ≠ 0
7776a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑠𝐴) → 2 ≠ 0)
78 fourierdlem44 41978 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑠 ∈ (-π[,]π) ∧ 𝑠 ≠ 0) → (sin‘(𝑠 / 2)) ≠ 0)
796, 61, 78syl2anc 584 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑠𝐴) → (sin‘(𝑠 / 2)) ≠ 0)
8074, 75, 77, 79mulne0d 11140 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑠𝐴) → (2 · (sin‘(𝑠 / 2))) ≠ 0)
8150, 73, 80redivcld 11316 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) ∈ ℝ)
8268, 81ifcld 4426 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑠𝐴) → if(𝑠 = 0, 1, (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))) ∈ ℝ)
8317fvmpt2 6645 . . . . . . . 8 ((𝑠 ∈ (-π[,]π) ∧ if(𝑠 = 0, 1, (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))) ∈ ℝ) → (𝐾𝑠) = if(𝑠 = 0, 1, (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))))
846, 82, 83syl2anc 584 . . . . . . 7 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝐾𝑠) = if(𝑠 = 0, 1, (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))))
8560iffalsed 4392 . . . . . . 7 ((𝜑𝑠𝐴) → if(𝑠 = 0, 1, (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))) = (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))))
8684, 85eqtrd 2831 . . . . . 6 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝐾𝑠) = (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))))
8767, 86oveq12d 7034 . . . . 5 ((𝜑𝑠𝐴) → ((𝐻𝑠) · (𝐾𝑠)) = ((((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠) · (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))))
8855recnd 10515 . . . . . 6 ((𝜑𝑠𝐴) → ((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) ∈ ℂ)
8950recnd 10515 . . . . . 6 ((𝜑𝑠𝐴) → 𝑠 ∈ ℂ)
9074, 75mulcld 10507 . . . . . 6 ((𝜑𝑠𝐴) → (2 · (sin‘(𝑠 / 2))) ∈ ℂ)
9188, 89, 90, 61, 80dmdcan2d 11294 . . . . 5 ((𝜑𝑠𝐴) → ((((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / 𝑠) · (𝑠 / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))) = (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))))
9240, 87, 913eqtrd 2835 . . . 4 ((𝜑𝑠𝐴) → (𝑈𝑠) = (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))))
9392adantlr 711 . . 3 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (𝑈𝑠) = (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))))
9422ad2antlr 723 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → 𝑛 ∈ ℝ)
95 1red 10488 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → 1 ∈ ℝ)
9695rehalfcld 11732 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (1 / 2) ∈ ℝ)
9794, 96readdcld 10516 . . . . . 6 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (𝑛 + (1 / 2)) ∈ ℝ)
9849adantl 482 . . . . . 6 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → 𝑠 ∈ ℝ)
9997, 98remulcld 10517 . . . . 5 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → ((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠) ∈ ℝ)
10099resincld 15329 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) ∈ ℝ)
10123fvmpt2 6645 . . . 4 ((𝑠 ∈ (-π[,]π) ∧ (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) ∈ ℝ) → (𝑆𝑠) = (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)))
1027, 100, 101syl2anc 584 . . 3 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (𝑆𝑠) = (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)))
10393, 102oveq12d 7034 . 2 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → ((𝑈𝑠) · (𝑆𝑠)) = ((((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) · (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠))))
10488adantlr 711 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → ((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) ∈ ℂ)
10590adantlr 711 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (2 · (sin‘(𝑠 / 2))) ∈ ℂ)
106100recnd 10515 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) ∈ ℂ)
10780adantlr 711 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (2 · (sin‘(𝑠 / 2))) ≠ 0)
108104, 105, 106, 107div32d 11287 . . 3 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → ((((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) · (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠))) = (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) · ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))))
10922adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → 𝑛 ∈ ℝ)
110 halfre 11699 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 / 2) ∈ ℝ
111110a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (1 / 2) ∈ ℝ)
112109, 111readdcld 10516 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (𝑛 + (1 / 2)) ∈ ℝ)
11349adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → 𝑠 ∈ ℝ)
114112, 113remulcld 10517 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠) ∈ ℝ)
115114resincld 15329 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) ∈ ℝ)
116115recnd 10515 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) ∈ ℂ)
11769a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → 2 ∈ ℝ)
118113rehalfcld 11732 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (𝑠 / 2) ∈ ℝ)
119118resincld 15329 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (sin‘(𝑠 / 2)) ∈ ℝ)
120117, 119remulcld 10517 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (2 · (sin‘(𝑠 / 2))) ∈ ℝ)
121120recnd 10515 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (2 · (sin‘(𝑠 / 2))) ∈ ℂ)
122 picn 24728 . . . . . . . . . 10 π ∈ ℂ
123122a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → π ∈ ℂ)
124 2cnd 11563 . . . . . . . . . . 11 (𝑠𝐴 → 2 ∈ ℂ)
125 rehalfcl 11711 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑠 ∈ ℝ → (𝑠 / 2) ∈ ℝ)
126 resincl 15326 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑠 / 2) ∈ ℝ → (sin‘(𝑠 / 2)) ∈ ℝ)
12749, 125, 1263syl 18 . . . . . . . . . . . 12 (𝑠𝐴 → (sin‘(𝑠 / 2)) ∈ ℝ)
128127recnd 10515 . . . . . . . . . . 11 (𝑠𝐴 → (sin‘(𝑠 / 2)) ∈ ℂ)
12976a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝑠𝐴 → 2 ≠ 0)
130 eldifsni 4629 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑠 ∈ ((-π[,]π) ∖ {0}) → 𝑠 ≠ 0)
131130, 1eleq2s 2901 . . . . . . . . . . . 12 (𝑠𝐴𝑠 ≠ 0)
13248, 131, 78syl2anc 584 . . . . . . . . . . 11 (𝑠𝐴 → (sin‘(𝑠 / 2)) ≠ 0)
133124, 128, 129, 132mulne0d 11140 . . . . . . . . . 10 (𝑠𝐴 → (2 · (sin‘(𝑠 / 2))) ≠ 0)
134133adantl 482 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (2 · (sin‘(𝑠 / 2))) ≠ 0)
135 0re 10489 . . . . . . . . . . 11 0 ∈ ℝ
136 pipos 24729 . . . . . . . . . . 11 0 < π
137135, 136gtneii 10599 . . . . . . . . . 10 π ≠ 0
138137a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → π ≠ 0)
139116, 121, 123, 134, 138divdiv1d 11295 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) / π) = ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · (sin‘(𝑠 / 2))) · π)))
140 2cnd 11563 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → 2 ∈ ℂ)
141128adantl 482 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (sin‘(𝑠 / 2)) ∈ ℂ)
142140, 141, 123mulassd 10510 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((2 · (sin‘(𝑠 / 2))) · π) = (2 · ((sin‘(𝑠 / 2)) · π)))
143142oveq2d 7032 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · (sin‘(𝑠 / 2))) · π)) = ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · ((sin‘(𝑠 / 2)) · π))))
144141, 123mulcomd 10508 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((sin‘(𝑠 / 2)) · π) = (π · (sin‘(𝑠 / 2))))
145144oveq2d 7032 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (2 · ((sin‘(𝑠 / 2)) · π)) = (2 · (π · (sin‘(𝑠 / 2)))))
146140, 123, 141mulassd 10510 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2))) = (2 · (π · (sin‘(𝑠 / 2)))))
147145, 146eqtr4d 2834 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (2 · ((sin‘(𝑠 / 2)) · π)) = ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2))))
148147oveq2d 7032 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · ((sin‘(𝑠 / 2)) · π))) = ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2)))))
149139, 143, 1483eqtrd 2835 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) / π) = ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2)))))
150149oveq2d 7032 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (π · (((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) / π)) = (π · ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2))))))
151115, 120, 134redivcld 11316 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) ∈ ℝ)
152151recnd 10515 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) ∈ ℂ)
153152, 123, 138divcan2d 11266 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (π · (((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) / π)) = ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))))
154 fourierdlem66.d . . . . . . . . . 10 𝐷 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (𝑠 ∈ ℝ ↦ if((𝑠 mod (2 · π)) = 0, (((2 · 𝑛) + 1) / (2 · π)), ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2)))))))
155154dirkerval2 41921 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠 ∈ ℝ) → ((𝐷𝑛)‘𝑠) = if((𝑠 mod (2 · π)) = 0, (((2 · 𝑛) + 1) / (2 · π)), ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2))))))
15649, 155sylan2 592 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((𝐷𝑛)‘𝑠) = if((𝑠 mod (2 · π)) = 0, (((2 · 𝑛) + 1) / (2 · π)), ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2))))))
157 fourierdlem24 41958 . . . . . . . . . . . 12 (𝑠 ∈ ((-π[,]π) ∖ {0}) → (𝑠 mod (2 · π)) ≠ 0)
158157, 1eleq2s 2901 . . . . . . . . . . 11 (𝑠𝐴 → (𝑠 mod (2 · π)) ≠ 0)
159158neneqd 2989 . . . . . . . . . 10 (𝑠𝐴 → ¬ (𝑠 mod (2 · π)) = 0)
160159adantl 482 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ¬ (𝑠 mod (2 · π)) = 0)
161160iffalsed 4392 . . . . . . . 8 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → if((𝑠 mod (2 · π)) = 0, (((2 · 𝑛) + 1) / (2 · π)), ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2))))) = ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2)))))
162156, 161eqtr2d 2832 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2)))) = ((𝐷𝑛)‘𝑠))
163162oveq2d 7032 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (π · ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / ((2 · π) · (sin‘(𝑠 / 2))))) = (π · ((𝐷𝑛)‘𝑠)))
164150, 153, 1633eqtr3d 2839 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) = (π · ((𝐷𝑛)‘𝑠)))
165164oveq2d 7032 . . . 4 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) · ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))) = (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) · (π · ((𝐷𝑛)‘𝑠))))
166165adantll 710 . . 3 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) · ((sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2))))) = (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) · (π · ((𝐷𝑛)‘𝑠))))
167122a1i 11 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → π ∈ ℂ)
168154dirkerre 41922 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠 ∈ ℝ) → ((𝐷𝑛)‘𝑠) ∈ ℝ)
16949, 168sylan2 592 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((𝐷𝑛)‘𝑠) ∈ ℝ)
170169recnd 10515 . . . . 5 ((𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑠𝐴) → ((𝐷𝑛)‘𝑠) ∈ ℂ)
171170adantll 710 . . . 4 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → ((𝐷𝑛)‘𝑠) ∈ ℂ)
172104, 167, 171mul12d 10696 . . 3 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) · (π · ((𝐷𝑛)‘𝑠))) = (π · (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) · ((𝐷𝑛)‘𝑠))))
173108, 166, 1723eqtrd 2835 . 2 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → ((((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) / (2 · (sin‘(𝑠 / 2)))) · (sin‘((𝑛 + (1 / 2)) · 𝑠))) = (π · (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) · ((𝐷𝑛)‘𝑠))))
17431, 103, 1733eqtrd 2835 1 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ) ∧ 𝑠𝐴) → (𝐺𝑠) = (π · (((𝐹‘(𝑋 + 𝑠)) − if(0 < 𝑠, 𝑌, 𝑊)) · ((𝐷𝑛)‘𝑠))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 396   = wceq 1522  wcel 2081  wne 2984  cdif 3856  wss 3859  ifcif 4381  {csn 4472   class class class wbr 4962  cmpt 5041  wf 6221  cfv 6225  (class class class)co 7016  cc 10381  cr 10382  0cc0 10383  1c1 10384   + caddc 10386   · cmul 10388   < clt 10521  cmin 10717  -cneg 10718   / cdiv 11145  cn 11486  2c2 11540  [,]cicc 12591   mod cmo 13087  sincsin 15250  πcpi 15253
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1777  ax-4 1791  ax-5 1888  ax-6 1947  ax-7 1992  ax-8 2083  ax-9 2091  ax-10 2112  ax-11 2126  ax-12 2141  ax-13 2344  ax-ext 2769  ax-rep 5081  ax-sep 5094  ax-nul 5101  ax-pow 5157  ax-pr 5221  ax-un 7319  ax-inf2 8950  ax-cnex 10439  ax-resscn 10440  ax-1cn 10441  ax-icn 10442  ax-addcl 10443  ax-addrcl 10444  ax-mulcl 10445  ax-mulrcl 10446  ax-mulcom 10447  ax-addass 10448  ax-mulass 10449  ax-distr 10450  ax-i2m1 10451  ax-1ne0 10452  ax-1rid 10453  ax-rnegex 10454  ax-rrecex 10455  ax-cnre 10456  ax-pre-lttri 10457  ax-pre-lttrn 10458  ax-pre-ltadd 10459  ax-pre-mulgt0 10460  ax-pre-sup 10461  ax-addf 10462  ax-mulf 10463
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-3or 1081  df-3an 1082  df-tru 1525  df-fal 1535  df-ex 1762  df-nf 1766  df-sb 2043  df-mo 2576  df-eu 2612  df-clab 2776  df-cleq 2788  df-clel 2863  df-nfc 2935  df-ne 2985  df-nel 3091  df-ral 3110  df-rex 3111  df-reu 3112  df-rmo 3113  df-rab 3114  df-v 3439  df-sbc 3707  df-csb 3812  df-dif 3862  df-un 3864  df-in 3866  df-ss 3874  df-pss 3876  df-nul 4212  df-if 4382  df-pw 4455  df-sn 4473  df-pr 4475  df-tp 4477  df-op 4479  df-uni 4746  df-int 4783  df-iun 4827  df-iin 4828  df-br 4963  df-opab 5025  df-mpt 5042  df-tr 5064  df-id 5348  df-eprel 5353  df-po 5362  df-so 5363  df-fr 5402  df-se 5403  df-we 5404  df-xp 5449  df-rel 5450  df-cnv 5451  df-co 5452  df-dm 5453  df-rn 5454  df-res 5455  df-ima 5456  df-pred 6023  df-ord 6069  df-on 6070  df-lim 6071  df-suc 6072  df-iota 6189  df-fun 6227  df-fn 6228  df-f 6229  df-f1 6230  df-fo 6231  df-f1o 6232  df-fv 6233  df-isom 6234  df-riota 6977  df-ov 7019  df-oprab 7020  df-mpo 7021  df-of 7267  df-om 7437  df-1st 7545  df-2nd 7546  df-supp 7682  df-wrecs 7798  df-recs 7860  df-rdg 7898  df-1o 7953  df-2o 7954  df-oadd 7957  df-er 8139  df-map 8258  df-pm 8259  df-ixp 8311  df-en 8358  df-dom 8359  df-sdom 8360  df-fin 8361  df-fsupp 8680  df-fi 8721  df-sup 8752  df-inf 8753  df-oi 8820  df-card 9214  df-pnf 10523  df-mnf 10524  df-xr 10525  df-ltxr 10526  df-le 10527  df-sub 10719  df-neg 10720  df-div 11146  df-nn 11487  df-2 11548  df-3 11549  df-4 11550  df-5 11551  df-6 11552  df-7 11553  df-8 11554  df-9 11555  df-n0 11746  df-z 11830  df-dec 11948  df-uz 12094  df-q 12198  df-rp 12240  df-xneg 12357  df-xadd 12358  df-xmul 12359  df-ioo 12592  df-ioc 12593  df-ico 12594  df-icc 12595  df-fz 12743  df-fzo 12884  df-fl 13012  df-mod 13088  df-seq 13220  df-exp 13280  df-fac 13484  df-bc 13513  df-hash 13541  df-shft 14260  df-cj 14292  df-re 14293  df-im 14294  df-sqrt 14428  df-abs 14429  df-limsup 14662  df-clim 14679  df-rlim 14680  df-sum 14877  df-ef 15254  df-sin 15256  df-cos 15257  df-pi 15259  df-struct 16314  df-ndx 16315  df-slot 16316  df-base 16318  df-sets 16319  df-ress 16320  df-plusg 16407  df-mulr 16408  df-starv 16409  df-sca 16410  df-vsca 16411  df-ip 16412  df-tset 16413  df-ple 16414  df-ds 16416  df-unif 16417  df-hom 16418  df-cco 16419  df-rest 16525  df-topn 16526  df-0g 16544  df-gsum 16545  df-topgen 16546  df-pt 16547  df-prds 16550  df-xrs 16604  df-qtop 16609  df-imas 16610  df-xps 16612  df-mre 16686  df-mrc 16687  df-acs 16689  df-mgm 17681  df-sgrp 17723  df-mnd 17734  df-submnd 17775  df-mulg 17982  df-cntz 18188  df-cmn 18635  df-psmet 20219  df-xmet 20220  df-met 20221  df-bl 20222  df-mopn 20223  df-fbas 20224  df-fg 20225  df-cnfld 20228  df-top 21186  df-topon 21203  df-topsp 21225  df-bases 21238  df-cld 21311  df-ntr 21312  df-cls 21313  df-nei 21390  df-lp 21428  df-perf 21429  df-cn 21519  df-cnp 21520  df-haus 21607  df-tx 21854  df-hmeo 22047  df-fil 22138  df-fm 22230  df-flim 22231  df-flf 22232  df-xms 22613  df-ms 22614  df-tms 22615  df-cncf 23169  df-limc 24147  df-dv 24148
This theorem is referenced by:  fourierdlem95  42028
  Copyright terms: Public domain W3C validator