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

Theorem fourierswlem 46186
Description: The Fourier series for the square wave 𝐹 converges to 𝑌, a simpler expression for this special case. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
fourierswlem.t 𝑇 = (2 · π)
fourierswlem.f 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥 mod 𝑇) < π, 1, -1))
fourierswlem.x 𝑋 ∈ ℝ
fourierswlem.y 𝑌 = if((𝑋 mod π) = 0, 0, (𝐹𝑋))
Assertion
Ref Expression
fourierswlem 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑇   𝑥,𝑋
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥)   𝑌(𝑥)

Proof of Theorem fourierswlem
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpr 484 . . . . . . . . . 10 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ 2 ∥ (𝑋 / π)) → 2 ∥ (𝑋 / π))
2 2z 12647 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℤ
32a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ 2 ∥ (𝑋 / π)) → 2 ∈ ℤ)
4 fourierswlem.x . . . . . . . . . . . . . 14 𝑋 ∈ ℝ
5 pirp 26518 . . . . . . . . . . . . . 14 π ∈ ℝ+
6 mod0 13913 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ+) → ((𝑋 mod π) = 0 ↔ (𝑋 / π) ∈ ℤ))
74, 5, 6mp2an 692 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑋 mod π) = 0 ↔ (𝑋 / π) ∈ ℤ)
87biimpi 216 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋 mod π) = 0 → (𝑋 / π) ∈ ℤ)
98adantr 480 . . . . . . . . . . 11 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ 2 ∥ (𝑋 / π)) → (𝑋 / π) ∈ ℤ)
10 divides 16289 . . . . . . . . . . 11 ((2 ∈ ℤ ∧ (𝑋 / π) ∈ ℤ) → (2 ∥ (𝑋 / π) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)))
113, 9, 10syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ 2 ∥ (𝑋 / π)) → (2 ∥ (𝑋 / π) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)))
121, 11mpbid 232 . . . . . . . . 9 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ 2 ∥ (𝑋 / π)) → ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π))
13 2cnd 12342 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ ℤ → 2 ∈ ℂ)
14 picn 26516 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 π ∈ ℂ
1514a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ ℤ → π ∈ ℂ)
16 zcn 12616 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ ℤ → 𝑘 ∈ ℂ)
1713, 15, 16mulassd 11282 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 ∈ ℤ → ((2 · π) · 𝑘) = (2 · (π · 𝑘)))
1815, 16mulcld 11279 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ ℤ → (π · 𝑘) ∈ ℂ)
1913, 18mulcomd 11280 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 ∈ ℤ → (2 · (π · 𝑘)) = ((π · 𝑘) · 2))
2017, 19eqtrd 2775 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ ℤ → ((2 · π) · 𝑘) = ((π · 𝑘) · 2))
2120adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → ((2 · π) · 𝑘) = ((π · 𝑘) · 2))
2215, 16, 13mulassd 11282 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ ℤ → ((π · 𝑘) · 2) = (π · (𝑘 · 2)))
2322adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → ((π · 𝑘) · 2) = (π · (𝑘 · 2)))
24 id 22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑘 · 2) = (𝑋 / π) → (𝑘 · 2) = (𝑋 / π))
2524eqcomd 2741 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 · 2) = (𝑋 / π) → (𝑋 / π) = (𝑘 · 2))
2625adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → (𝑋 / π) = (𝑘 · 2))
274recni 11273 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 𝑋 ∈ ℂ
2827a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → 𝑋 ∈ ℂ)
2914a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → π ∈ ℂ)
3016adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → 𝑘 ∈ ℂ)
31 2cnd 12342 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → 2 ∈ ℂ)
3230, 31mulcld 11279 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → (𝑘 · 2) ∈ ℂ)
33 pire 26515 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 π ∈ ℝ
34 pipos 26517 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 0 < π
3533, 34gt0ne0ii 11797 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 π ≠ 0
3635a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → π ≠ 0)
3728, 29, 32, 36divmuld 12063 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → ((𝑋 / π) = (𝑘 · 2) ↔ (π · (𝑘 · 2)) = 𝑋))
3826, 37mpbid 232 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → (π · (𝑘 · 2)) = 𝑋)
3921, 23, 383eqtrrd 2780 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → 𝑋 = ((2 · π) · 𝑘))
40 fourierswlem.t . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝑇 = (2 · π)
4140a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → 𝑇 = (2 · π))
4239, 41oveq12d 7449 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → (𝑋 / 𝑇) = (((2 · π) · 𝑘) / (2 · π)))
4313, 15mulcld 11279 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ ℤ → (2 · π) ∈ ℂ)
44 2ne0 12368 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 ≠ 0
4544a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ ℤ → 2 ≠ 0)
4635a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ ℤ → π ≠ 0)
4713, 15, 45, 46mulne0d 11913 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ ℤ → (2 · π) ≠ 0)
4816, 43, 47divcan3d 12046 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ ℤ → (((2 · π) · 𝑘) / (2 · π)) = 𝑘)
4948adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → (((2 · π) · 𝑘) / (2 · π)) = 𝑘)
5042, 49eqtrd 2775 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → (𝑋 / 𝑇) = 𝑘)
51 simpl 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → 𝑘 ∈ ℤ)
5250, 51eqeltrd 2839 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π)) → (𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ)
5352ex 412 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑘 · 2) = (𝑋 / π) → (𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ))
5453a1i 11 . . . . . . . . . 10 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ 2 ∥ (𝑋 / π)) → (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑘 · 2) = (𝑋 / π) → (𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ)))
5554rexlimdv 3151 . . . . . . . . 9 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ 2 ∥ (𝑋 / π)) → (∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · 2) = (𝑋 / π) → (𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ))
5612, 55mpd 15 . . . . . . . 8 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ 2 ∥ (𝑋 / π)) → (𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ)
57 2re 12338 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℝ
5857, 33remulcli 11275 . . . . . . . . . . 11 (2 · π) ∈ ℝ
5940, 58eqeltri 2835 . . . . . . . . . 10 𝑇 ∈ ℝ
60 2pos 12367 . . . . . . . . . . . 12 0 < 2
6157, 33, 60, 34mulgt0ii 11392 . . . . . . . . . . 11 0 < (2 · π)
6261, 40breqtrri 5175 . . . . . . . . . 10 0 < 𝑇
6359, 62elrpii 13035 . . . . . . . . 9 𝑇 ∈ ℝ+
64 mod0 13913 . . . . . . . . 9 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ ℝ+) → ((𝑋 mod 𝑇) = 0 ↔ (𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ))
654, 63, 64mp2an 692 . . . . . . . 8 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 ↔ (𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ)
6656, 65sylibr 234 . . . . . . 7 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ 2 ∥ (𝑋 / π)) → (𝑋 mod 𝑇) = 0)
6766orcd 873 . . . . . 6 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ 2 ∥ (𝑋 / π)) → ((𝑋 mod 𝑇) = 0 ∨ (𝑋 mod 𝑇) = π))
68 odd2np1 16375 . . . . . . . . . 10 ((𝑋 / π) ∈ ℤ → (¬ 2 ∥ (𝑋 / π) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)))
697, 68sylbi 217 . . . . . . . . 9 ((𝑋 mod π) = 0 → (¬ 2 ∥ (𝑋 / π) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)))
7069biimpa 476 . . . . . . . 8 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ ¬ 2 ∥ (𝑋 / π)) → ∃𝑘 ∈ ℤ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π))
7113, 16mulcld 11279 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ ℤ → (2 · 𝑘) ∈ ℂ)
7271adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → (2 · 𝑘) ∈ ℂ)
73 1cnd 11254 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → 1 ∈ ℂ)
7414a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → π ∈ ℂ)
7572, 73, 74adddird 11284 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → (((2 · 𝑘) + 1) · π) = (((2 · 𝑘) · π) + (1 · π)))
7613, 16mulcomd 11280 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ ℤ → (2 · 𝑘) = (𝑘 · 2))
7776oveq1d 7446 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 ∈ ℤ → ((2 · 𝑘) · π) = ((𝑘 · 2) · π))
7816, 13, 15mulassd 11282 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑘 · 2) · π) = (𝑘 · (2 · π)))
7940eqcomi 2744 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (2 · π) = 𝑇
8079a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑘 ∈ ℤ → (2 · π) = 𝑇)
8180oveq2d 7447 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 ∈ ℤ → (𝑘 · (2 · π)) = (𝑘 · 𝑇))
8277, 78, 813eqtrd 2779 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ ℤ → ((2 · 𝑘) · π) = (𝑘 · 𝑇))
8314mullidi 11264 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (1 · π) = π
8483a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ ℤ → (1 · π) = π)
8582, 84oveq12d 7449 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ ℤ → (((2 · 𝑘) · π) + (1 · π)) = ((𝑘 · 𝑇) + π))
8685adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → (((2 · 𝑘) · π) + (1 · π)) = ((𝑘 · 𝑇) + π))
8740, 43eqeltrid 2843 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑘 ∈ ℤ → 𝑇 ∈ ℂ)
8816, 87mulcld 11279 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑘 ∈ ℤ → (𝑘 · 𝑇) ∈ ℂ)
8988, 15addcomd 11461 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑘 · 𝑇) + π) = (π + (𝑘 · 𝑇)))
9089adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → ((𝑘 · 𝑇) + π) = (π + (𝑘 · 𝑇)))
9175, 86, 903eqtrrd 2780 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → (π + (𝑘 · 𝑇)) = (((2 · 𝑘) + 1) · π))
92 peano2cn 11431 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((2 · 𝑘) ∈ ℂ → ((2 · 𝑘) + 1) ∈ ℂ)
9371, 92syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑘 ∈ ℤ → ((2 · 𝑘) + 1) ∈ ℂ)
9493, 15mulcomd 11280 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑘 ∈ ℤ → (((2 · 𝑘) + 1) · π) = (π · ((2 · 𝑘) + 1)))
9594adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → (((2 · 𝑘) + 1) · π) = (π · ((2 · 𝑘) + 1)))
96 id 22 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π) → ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π))
9796eqcomd 2741 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π) → (𝑋 / π) = ((2 · 𝑘) + 1))
9897adantl 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → (𝑋 / π) = ((2 · 𝑘) + 1))
9927a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → 𝑋 ∈ ℂ)
10093adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → ((2 · 𝑘) + 1) ∈ ℂ)
10135a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → π ≠ 0)
10299, 74, 100, 101divmuld 12063 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → ((𝑋 / π) = ((2 · 𝑘) + 1) ↔ (π · ((2 · 𝑘) + 1)) = 𝑋))
10398, 102mpbid 232 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → (π · ((2 · 𝑘) + 1)) = 𝑋)
10491, 95, 1033eqtrrd 2780 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → 𝑋 = (π + (𝑘 · 𝑇)))
105104oveq1d 7446 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → (𝑋 mod 𝑇) = ((π + (𝑘 · 𝑇)) mod 𝑇))
106 modcyc 13943 . . . . . . . . . . . . . 14 ((π ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ ℝ+𝑘 ∈ ℤ) → ((π + (𝑘 · 𝑇)) mod 𝑇) = (π mod 𝑇))
10733, 63, 106mp3an12 1450 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑘 ∈ ℤ → ((π + (𝑘 · 𝑇)) mod 𝑇) = (π mod 𝑇))
108107adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → ((π + (𝑘 · 𝑇)) mod 𝑇) = (π mod 𝑇))
10933a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → π ∈ ℝ)
11063a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → 𝑇 ∈ ℝ+)
111 0re 11261 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℝ
112111, 33, 34ltleii 11382 . . . . . . . . . . . . . 14 0 ≤ π
113112a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → 0 ≤ π)
114 2timesgt 45239 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (π ∈ ℝ+ → π < (2 · π))
1155, 114ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . 15 π < (2 · π)
116115, 40breqtrri 5175 . . . . . . . . . . . . . 14 π < 𝑇
117116a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → π < 𝑇)
118 modid 13933 . . . . . . . . . . . . 13 (((π ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ ℝ+) ∧ (0 ≤ π ∧ π < 𝑇)) → (π mod 𝑇) = π)
119109, 110, 113, 117, 118syl22anc 839 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → (π mod 𝑇) = π)
120105, 108, 1193eqtrd 2779 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π)) → (𝑋 mod 𝑇) = π)
121120ex 412 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ℤ → (((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π) → (𝑋 mod 𝑇) = π))
122121a1i 11 . . . . . . . . 9 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ ¬ 2 ∥ (𝑋 / π)) → (𝑘 ∈ ℤ → (((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π) → (𝑋 mod 𝑇) = π)))
123122rexlimdv 3151 . . . . . . . 8 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ ¬ 2 ∥ (𝑋 / π)) → (∃𝑘 ∈ ℤ ((2 · 𝑘) + 1) = (𝑋 / π) → (𝑋 mod 𝑇) = π))
12470, 123mpd 15 . . . . . . 7 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ ¬ 2 ∥ (𝑋 / π)) → (𝑋 mod 𝑇) = π)
125124olcd 874 . . . . . 6 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ ¬ 2 ∥ (𝑋 / π)) → ((𝑋 mod 𝑇) = 0 ∨ (𝑋 mod 𝑇) = π))
12667, 125pm2.61dan 813 . . . . 5 ((𝑋 mod π) = 0 → ((𝑋 mod 𝑇) = 0 ∨ (𝑋 mod 𝑇) = π))
127 0xr 11306 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ*
12833rexri 11317 . . . . . . . 8 π ∈ ℝ*
129 iocgtlb 45455 . . . . . . . 8 ((0 ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π)) → 0 < (𝑋 mod 𝑇))
130127, 128, 129mp3an12 1450 . . . . . . 7 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) → 0 < (𝑋 mod 𝑇))
131130gt0ne0d 11825 . . . . . 6 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) → (𝑋 mod 𝑇) ≠ 0)
132131neneqd 2943 . . . . 5 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) → ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0)
133 pm2.53 851 . . . . . 6 (((𝑋 mod 𝑇) = 0 ∨ (𝑋 mod 𝑇) = π) → (¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0 → (𝑋 mod 𝑇) = π))
134133imp 406 . . . . 5 ((((𝑋 mod 𝑇) = 0 ∨ (𝑋 mod 𝑇) = π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) = π)
135126, 132, 134syl2anr 597 . . . 4 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ (𝑋 mod π) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) = π)
136127a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋 mod 𝑇) = π → 0 ∈ ℝ*)
137128a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋 mod 𝑇) = π → π ∈ ℝ*)
138 modcl 13910 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ ℝ+) → (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ)
1394, 63, 138mp2an 692 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ
140139rexri 11317 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ*
141140a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋 mod 𝑇) = π → (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ*)
142 id 22 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑋 mod 𝑇) = π → (𝑋 mod 𝑇) = π)
14334, 142breqtrrid 5186 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋 mod 𝑇) = π → 0 < (𝑋 mod 𝑇))
14433eqlei2 11370 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋 mod 𝑇) = π → (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
145136, 137, 141, 143, 144eliocd 45460 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋 mod 𝑇) = π → (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π))
146145iftrued 4539 . . . . . . . . . 10 ((𝑋 mod 𝑇) = π → if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) = 1)
147146adantl 481 . . . . . . . . 9 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ (𝑋 mod 𝑇) = π) → if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) = 1)
148 oveq1 7438 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑋 → (𝑥 mod 𝑇) = (𝑋 mod 𝑇))
149148breq1d 5158 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑋 → ((𝑥 mod 𝑇) < π ↔ (𝑋 mod 𝑇) < π))
150149ifbid 4554 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑋 → if((𝑥 mod 𝑇) < π, 1, -1) = if((𝑋 mod 𝑇) < π, 1, -1))
151 fourierswlem.f . . . . . . . . . . . . 13 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ if((𝑥 mod 𝑇) < π, 1, -1))
152 1ex 11255 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ V
153 negex 11504 . . . . . . . . . . . . . 14 -1 ∈ V
154152, 153ifex 4581 . . . . . . . . . . . . 13 if((𝑋 mod 𝑇) < π, 1, -1) ∈ V
155150, 151, 154fvmpt 7016 . . . . . . . . . . . 12 (𝑋 ∈ ℝ → (𝐹𝑋) = if((𝑋 mod 𝑇) < π, 1, -1))
1564, 155ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 (𝐹𝑋) = if((𝑋 mod 𝑇) < π, 1, -1)
157139a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑋 mod 𝑇) < π → (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ)
158 id 22 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑋 mod 𝑇) < π → (𝑋 mod 𝑇) < π)
159157, 158ltned 11395 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑋 mod 𝑇) < π → (𝑋 mod 𝑇) ≠ π)
160159necon2bi 2969 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋 mod 𝑇) = π → ¬ (𝑋 mod 𝑇) < π)
161160iffalsed 4542 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋 mod 𝑇) = π → if((𝑋 mod 𝑇) < π, 1, -1) = -1)
162156, 161eqtrid 2787 . . . . . . . . . 10 ((𝑋 mod 𝑇) = π → (𝐹𝑋) = -1)
163162adantl 481 . . . . . . . . 9 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ (𝑋 mod 𝑇) = π) → (𝐹𝑋) = -1)
164147, 163oveq12d 7449 . . . . . . . 8 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ (𝑋 mod 𝑇) = π) → (if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) = (1 + -1))
165 1pneg1e0 12383 . . . . . . . 8 (1 + -1) = 0
166164, 165eqtrdi 2791 . . . . . . 7 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ (𝑋 mod 𝑇) = π) → (if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) = 0)
167166oveq1d 7446 . . . . . 6 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ (𝑋 mod 𝑇) = π) → ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2) = (0 / 2))
168167adantll 714 . . . . 5 ((((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ (𝑋 mod π) = 0) ∧ (𝑋 mod 𝑇) = π) → ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2) = (0 / 2))
169 2cn 12339 . . . . . . 7 2 ∈ ℂ
170169, 44div0i 11999 . . . . . 6 (0 / 2) = 0
171170a1i 11 . . . . 5 ((((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ (𝑋 mod π) = 0) ∧ (𝑋 mod 𝑇) = π) → (0 / 2) = 0)
172 fourierswlem.y . . . . . . 7 𝑌 = if((𝑋 mod π) = 0, 0, (𝐹𝑋))
173 iftrue 4537 . . . . . . 7 ((𝑋 mod π) = 0 → if((𝑋 mod π) = 0, 0, (𝐹𝑋)) = 0)
174172, 173eqtr2id 2788 . . . . . 6 ((𝑋 mod π) = 0 → 0 = 𝑌)
175174ad2antlr 727 . . . . 5 ((((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ (𝑋 mod π) = 0) ∧ (𝑋 mod 𝑇) = π) → 0 = 𝑌)
176168, 171, 1753eqtrrd 2780 . . . 4 ((((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ (𝑋 mod π) = 0) ∧ (𝑋 mod 𝑇) = π) → 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2))
177135, 176mpdan 687 . . 3 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ (𝑋 mod π) = 0) → 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2))
178 iftrue 4537 . . . . . . 7 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) → if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) = 1)
179178adantr 480 . . . . . 6 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) = 1)
180139a1i 11 . . . . . . . 8 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ)
18133a1i 11 . . . . . . . 8 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → π ∈ ℝ)
182 iocleub 45456 . . . . . . . . . 10 ((0 ∈ ℝ* ∧ π ∈ ℝ* ∧ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π)) → (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
183127, 128, 182mp3an12 1450 . . . . . . . . 9 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) → (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
184183adantr 480 . . . . . . . 8 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
185 ax-1cn 11211 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1 ∈ ℂ
186185, 14mulcomi 11267 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (1 · π) = (π · 1)
18783, 186eqtr3i 2765 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 π = (π · 1)
188187oveq1i 7441 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (π + (π · (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))) = ((π · 1) + (π · (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))))
189169, 14mulcomi 11267 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (2 · π) = (π · 2)
19040, 189eqtri 2763 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 𝑇 = (π · 2)
191190oveq1i 7441 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))) = ((π · 2) · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))
192111, 62gtneii 11371 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 𝑇 ≠ 0
1934, 59, 192redivcli 12032 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑋 / 𝑇) ∈ ℝ
194 flcl 13832 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑋 / 𝑇) ∈ ℝ → (⌊‘(𝑋 / 𝑇)) ∈ ℤ)
195193, 194ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (⌊‘(𝑋 / 𝑇)) ∈ ℤ
196 zcn 12616 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((⌊‘(𝑋 / 𝑇)) ∈ ℤ → (⌊‘(𝑋 / 𝑇)) ∈ ℂ)
197195, 196ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (⌊‘(𝑋 / 𝑇)) ∈ ℂ
19814, 169, 197mulassi 11270 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((π · 2) · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))) = (π · (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))
199191, 198eqtri 2763 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))) = (π · (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))
200199oveq2i 7442 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (π + (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))) = (π + (π · (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))))
201169, 197mulcli 11266 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))) ∈ ℂ
20214, 185, 201adddii 11271 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (π · (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))) = ((π · 1) + (π · (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))))
203188, 200, 2023eqtr4ri 2774 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (π · (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))) = (π + (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))
204203a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (π = (𝑋 mod 𝑇) → (π · (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))) = (π + (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))))
205 id 22 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (π = (𝑋 mod 𝑇) → π = (𝑋 mod 𝑇))
206 modval 13908 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ ℝ+) → (𝑋 mod 𝑇) = (𝑋 − (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))))
2074, 63, 206mp2an 692 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑋 mod 𝑇) = (𝑋 − (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))
208205, 207eqtrdi 2791 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (π = (𝑋 mod 𝑇) → π = (𝑋 − (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))))
209208oveq1d 7446 . . . . . . . . . . . . . . 15 (π = (𝑋 mod 𝑇) → (π + (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))) = ((𝑋 − (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))) + (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))))
21027a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (π = (𝑋 mod 𝑇) → 𝑋 ∈ ℂ)
21159recni 11273 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝑇 ∈ ℂ
212211, 197mulcli 11266 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))) ∈ ℂ
213212a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (π = (𝑋 mod 𝑇) → (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))) ∈ ℂ)
214210, 213npcand 11622 . . . . . . . . . . . . . . 15 (π = (𝑋 mod 𝑇) → ((𝑋 − (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))) + (𝑇 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))) = 𝑋)
215204, 209, 2143eqtrrd 2780 . . . . . . . . . . . . . 14 (π = (𝑋 mod 𝑇) → 𝑋 = (π · (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))))
216215oveq1d 7446 . . . . . . . . . . . . 13 (π = (𝑋 mod 𝑇) → (𝑋 / π) = ((π · (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))) / π))
217185, 201addcli 11265 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))) ∈ ℂ
218217, 14, 35divcan3i 12011 . . . . . . . . . . . . 13 ((π · (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))) / π) = (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))))
219216, 218eqtrdi 2791 . . . . . . . . . . . 12 (π = (𝑋 mod 𝑇) → (𝑋 / π) = (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))))
220 1z 12645 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℤ
221 zmulcl 12664 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2 ∈ ℤ ∧ (⌊‘(𝑋 / 𝑇)) ∈ ℤ) → (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))) ∈ ℤ)
2222, 195, 221mp2an 692 . . . . . . . . . . . . . 14 (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))) ∈ ℤ
223 zaddcl 12655 . . . . . . . . . . . . . 14 ((1 ∈ ℤ ∧ (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇))) ∈ ℤ) → (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))) ∈ ℤ)
224220, 222, 223mp2an 692 . . . . . . . . . . . . 13 (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))) ∈ ℤ
225224a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (π = (𝑋 mod 𝑇) → (1 + (2 · (⌊‘(𝑋 / 𝑇)))) ∈ ℤ)
226219, 225eqeltrd 2839 . . . . . . . . . . 11 (π = (𝑋 mod 𝑇) → (𝑋 / π) ∈ ℤ)
227226, 7sylibr 234 . . . . . . . . . 10 (π = (𝑋 mod 𝑇) → (𝑋 mod π) = 0)
228227necon3bi 2965 . . . . . . . . 9 (¬ (𝑋 mod π) = 0 → π ≠ (𝑋 mod 𝑇))
229228adantl 481 . . . . . . . 8 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → π ≠ (𝑋 mod 𝑇))
230180, 181, 184, 229leneltd 11413 . . . . . . 7 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) < π)
231 iftrue 4537 . . . . . . . 8 ((𝑋 mod 𝑇) < π → if((𝑋 mod 𝑇) < π, 1, -1) = 1)
232156, 231eqtrid 2787 . . . . . . 7 ((𝑋 mod 𝑇) < π → (𝐹𝑋) = 1)
233230, 232syl 17 . . . . . 6 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → (𝐹𝑋) = 1)
234179, 233oveq12d 7449 . . . . 5 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → (if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) = (1 + 1))
235234oveq1d 7446 . . . 4 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2) = ((1 + 1) / 2))
236 1p1e2 12389 . . . . . . 7 (1 + 1) = 2
237236oveq1i 7441 . . . . . 6 ((1 + 1) / 2) = (2 / 2)
238 2div2e1 12405 . . . . . 6 (2 / 2) = 1
239237, 238eqtr2i 2764 . . . . 5 1 = ((1 + 1) / 2)
240233, 239eqtr2di 2792 . . . 4 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → ((1 + 1) / 2) = (𝐹𝑋))
241 iffalse 4540 . . . . . 6 (¬ (𝑋 mod π) = 0 → if((𝑋 mod π) = 0, 0, (𝐹𝑋)) = (𝐹𝑋))
242172, 241eqtr2id 2788 . . . . 5 (¬ (𝑋 mod π) = 0 → (𝐹𝑋) = 𝑌)
243242adantl 481 . . . 4 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → (𝐹𝑋) = 𝑌)
244235, 240, 2433eqtrrd 2780 . . 3 (((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod π) = 0) → 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2))
245177, 244pm2.61dan 813 . 2 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) → 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2))
246131necon2bi 2969 . . . . . . . 8 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → ¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π))
247246iffalsed 4542 . . . . . . 7 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) = -1)
248 id 22 . . . . . . . . . 10 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → (𝑋 mod 𝑇) = 0)
249248, 34eqbrtrdi 5187 . . . . . . . . 9 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → (𝑋 mod 𝑇) < π)
250249iftrued 4539 . . . . . . . 8 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → if((𝑋 mod 𝑇) < π, 1, -1) = 1)
251156, 250eqtrid 2787 . . . . . . 7 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → (𝐹𝑋) = 1)
252247, 251oveq12d 7449 . . . . . 6 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → (if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) = (-1 + 1))
253252oveq1d 7446 . . . . 5 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2) = ((-1 + 1) / 2))
254 neg1cn 12378 . . . . . . . . 9 -1 ∈ ℂ
255185, 254, 165addcomli 11451 . . . . . . . 8 (-1 + 1) = 0
256255oveq1i 7441 . . . . . . 7 ((-1 + 1) / 2) = (0 / 2)
257256, 170eqtri 2763 . . . . . 6 ((-1 + 1) / 2) = 0
258257a1i 11 . . . . 5 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → ((-1 + 1) / 2) = 0)
25940oveq2i 7442 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑋 / 𝑇) = (𝑋 / (2 · π))
260 2cnne0 12474 . . . . . . . . . . . . . 14 (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0)
26114, 35pm3.2i 470 . . . . . . . . . . . . . 14 (π ∈ ℂ ∧ π ≠ 0)
262 divdiv1 11976 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ (2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) ∧ (π ∈ ℂ ∧ π ≠ 0)) → ((𝑋 / 2) / π) = (𝑋 / (2 · π)))
26327, 260, 261, 262mp3an 1460 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑋 / 2) / π) = (𝑋 / (2 · π))
26427, 169, 14, 44, 35divdiv32i 12020 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑋 / 2) / π) = ((𝑋 / π) / 2)
265259, 263, 2643eqtr2i 2769 . . . . . . . . . . . 12 (𝑋 / 𝑇) = ((𝑋 / π) / 2)
266265oveq2i 7442 . . . . . . . . . . 11 (2 · (𝑋 / 𝑇)) = (2 · ((𝑋 / π) / 2))
26727, 14, 35divcli 12007 . . . . . . . . . . . 12 (𝑋 / π) ∈ ℂ
268267, 169, 44divcan2i 12008 . . . . . . . . . . 11 (2 · ((𝑋 / π) / 2)) = (𝑋 / π)
269266, 268eqtr2i 2764 . . . . . . . . . 10 (𝑋 / π) = (2 · (𝑋 / 𝑇))
2702a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ → 2 ∈ ℤ)
271 id 22 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ → (𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ)
272270, 271zmulcld 12726 . . . . . . . . . 10 ((𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ → (2 · (𝑋 / 𝑇)) ∈ ℤ)
273269, 272eqeltrid 2843 . . . . . . . . 9 ((𝑋 / 𝑇) ∈ ℤ → (𝑋 / π) ∈ ℤ)
27465, 273sylbi 217 . . . . . . . 8 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → (𝑋 / π) ∈ ℤ)
275274, 7sylibr 234 . . . . . . 7 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → (𝑋 mod π) = 0)
276275iftrued 4539 . . . . . 6 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → if((𝑋 mod π) = 0, 0, (𝐹𝑋)) = 0)
277172, 276eqtr2id 2788 . . . . 5 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → 0 = 𝑌)
278253, 258, 2773eqtrrd 2780 . . . 4 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2))
279278adantl 481 . . 3 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2))
280128a1i 11 . . . . 5 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → π ∈ ℝ*)
28159rexri 11317 . . . . . 6 𝑇 ∈ ℝ*
282281a1i 11 . . . . 5 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → 𝑇 ∈ ℝ*)
283139a1i 11 . . . . 5 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ)
284 pm4.56 990 . . . . . . . 8 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) ↔ ¬ ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∨ (𝑋 mod 𝑇) = 0))
285284biimpi 216 . . . . . . 7 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → ¬ ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∨ (𝑋 mod 𝑇) = 0))
286 olc 868 . . . . . . . . 9 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∨ (𝑋 mod 𝑇) = 0))
287286adantl 481 . . . . . . . 8 (((𝑋 mod 𝑇) ≤ π ∧ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∨ (𝑋 mod 𝑇) = 0))
288127a1i 11 . . . . . . . . . 10 (((𝑋 mod 𝑇) ≤ π ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → 0 ∈ ℝ*)
289128a1i 11 . . . . . . . . . 10 (((𝑋 mod 𝑇) ≤ π ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → π ∈ ℝ*)
290140a1i 11 . . . . . . . . . 10 (((𝑋 mod 𝑇) ≤ π ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ*)
291 0red 11262 . . . . . . . . . . . 12 (¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0 → 0 ∈ ℝ)
292139a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0 → (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ)
293 modge0 13916 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ ℝ+) → 0 ≤ (𝑋 mod 𝑇))
2944, 63, 293mp2an 692 . . . . . . . . . . . . 13 0 ≤ (𝑋 mod 𝑇)
295294a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0 → 0 ≤ (𝑋 mod 𝑇))
296 neqne 2946 . . . . . . . . . . . 12 (¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0 → (𝑋 mod 𝑇) ≠ 0)
297291, 292, 295, 296leneltd 11413 . . . . . . . . . . 11 (¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0 → 0 < (𝑋 mod 𝑇))
298297adantl 481 . . . . . . . . . 10 (((𝑋 mod 𝑇) ≤ π ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → 0 < (𝑋 mod 𝑇))
299 simpl 482 . . . . . . . . . 10 (((𝑋 mod 𝑇) ≤ π ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
300288, 289, 290, 298, 299eliocd 45460 . . . . . . . . 9 (((𝑋 mod 𝑇) ≤ π ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π))
301300orcd 873 . . . . . . . 8 (((𝑋 mod 𝑇) ≤ π ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∨ (𝑋 mod 𝑇) = 0))
302287, 301pm2.61dan 813 . . . . . . 7 ((𝑋 mod 𝑇) ≤ π → ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∨ (𝑋 mod 𝑇) = 0))
303285, 302nsyl 140 . . . . . 6 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → ¬ (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
30433a1i 11 . . . . . . 7 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → π ∈ ℝ)
305304, 283ltnled 11406 . . . . . 6 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (π < (𝑋 mod 𝑇) ↔ ¬ (𝑋 mod 𝑇) ≤ π))
306303, 305mpbird 257 . . . . 5 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → π < (𝑋 mod 𝑇))
307 modlt 13917 . . . . . . 7 ((𝑋 ∈ ℝ ∧ 𝑇 ∈ ℝ+) → (𝑋 mod 𝑇) < 𝑇)
3084, 63, 307mp2an 692 . . . . . 6 (𝑋 mod 𝑇) < 𝑇
309308a1i 11 . . . . 5 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) < 𝑇)
310280, 282, 283, 306, 309eliood 45451 . . . 4 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇))
311127a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → 0 ∈ ℝ*)
31233a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → π ∈ ℝ)
313140a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ*)
314 ioogtlb 45448 . . . . . . . . . 10 ((π ∈ ℝ*𝑇 ∈ ℝ* ∧ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇)) → π < (𝑋 mod 𝑇))
315128, 281, 314mp3an12 1450 . . . . . . . . 9 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → π < (𝑋 mod 𝑇))
316311, 312, 313, 315gtnelioc 45444 . . . . . . . 8 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → ¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π))
317316iffalsed 4542 . . . . . . 7 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) = -1)
318139a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → (𝑋 mod 𝑇) ∈ ℝ)
319312, 318, 315ltnsymd 11408 . . . . . . . . 9 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → ¬ (𝑋 mod 𝑇) < π)
320319iffalsed 4542 . . . . . . . 8 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → if((𝑋 mod 𝑇) < π, 1, -1) = -1)
321156, 320eqtrid 2787 . . . . . . 7 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → (𝐹𝑋) = -1)
322317, 321oveq12d 7449 . . . . . 6 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → (if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) = (-1 + -1))
323322oveq1d 7446 . . . . 5 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2) = ((-1 + -1) / 2))
324 df-2 12327 . . . . . . . . . 10 2 = (1 + 1)
325324negeqi 11499 . . . . . . . . 9 -2 = -(1 + 1)
326185, 185negdii 11591 . . . . . . . . 9 -(1 + 1) = (-1 + -1)
327325, 326eqtr2i 2764 . . . . . . . 8 (-1 + -1) = -2
328327oveq1i 7441 . . . . . . 7 ((-1 + -1) / 2) = (-2 / 2)
329 divneg 11957 . . . . . . . 8 ((2 ∈ ℂ ∧ 2 ∈ ℂ ∧ 2 ≠ 0) → -(2 / 2) = (-2 / 2))
330169, 169, 44, 329mp3an 1460 . . . . . . 7 -(2 / 2) = (-2 / 2)
331238negeqi 11499 . . . . . . 7 -(2 / 2) = -1
332328, 330, 3313eqtr2i 2769 . . . . . 6 ((-1 + -1) / 2) = -1
333332a1i 11 . . . . 5 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → ((-1 + -1) / 2) = -1)
334172a1i 11 . . . . . 6 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → 𝑌 = if((𝑋 mod π) = 0, 0, (𝐹𝑋)))
335312, 318ltnled 11406 . . . . . . . . 9 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → (π < (𝑋 mod 𝑇) ↔ ¬ (𝑋 mod 𝑇) ≤ π))
336315, 335mpbid 232 . . . . . . . 8 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → ¬ (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
337248, 112eqbrtrdi 5187 . . . . . . . . . 10 ((𝑋 mod 𝑇) = 0 → (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
338337adantl 481 . . . . . . . . 9 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
339126orcanai 1004 . . . . . . . . . 10 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) = π)
340339, 144syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝑋 mod π) = 0 ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
341338, 340pm2.61dan 813 . . . . . . . 8 ((𝑋 mod π) = 0 → (𝑋 mod 𝑇) ≤ π)
342336, 341nsyl 140 . . . . . . 7 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → ¬ (𝑋 mod π) = 0)
343342iffalsed 4542 . . . . . 6 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → if((𝑋 mod π) = 0, 0, (𝐹𝑋)) = (𝐹𝑋))
344334, 343, 3213eqtrrd 2780 . . . . 5 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → -1 = 𝑌)
345323, 333, 3443eqtrrd 2780 . . . 4 ((𝑋 mod 𝑇) ∈ (π(,)𝑇) → 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2))
346310, 345syl 17 . . 3 ((¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) ∧ ¬ (𝑋 mod 𝑇) = 0) → 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2))
347279, 346pm2.61dan 813 . 2 (¬ (𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π) → 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2))
348245, 347pm2.61i 182 1 𝑌 = ((if((𝑋 mod 𝑇) ∈ (0(,]π), 1, -1) + (𝐹𝑋)) / 2)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  wo 847   = wceq 1537  wcel 2106  wne 2938  wrex 3068  ifcif 4531   class class class wbr 5148  cmpt 5231  cfv 6563  (class class class)co 7431  cc 11151  cr 11152  0cc0 11153  1c1 11154   + caddc 11156   · cmul 11158  *cxr 11292   < clt 11293  cle 11294  cmin 11490  -cneg 11491   / cdiv 11918  2c2 12319  cz 12611  +crp 13032  (,)cioo 13384  (,]cioc 13385  cfl 13827   mod cmo 13906  πcpi 16099  cdvds 16287
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5285  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-inf2 9679  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230  ax-pre-sup 11231  ax-addf 11232
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-tp 4636  df-op 4638  df-uni 4913  df-int 4952  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-se 5642  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-isom 6572  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-of 7697  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-supp 8185  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8505  df-2o 8506  df-er 8744  df-map 8867  df-pm 8868  df-ixp 8937  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-fsupp 9400  df-fi 9449  df-sup 9480  df-inf 9481  df-oi 9548  df-card 9977  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-div 11919  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-5 12330  df-6 12331  df-7 12332  df-8 12333  df-9 12334  df-n0 12525  df-z 12612  df-dec 12732  df-uz 12877  df-q 12989  df-rp 13033  df-xneg 13152  df-xadd 13153  df-xmul 13154  df-ioo 13388  df-ioc 13389  df-ico 13390  df-icc 13391  df-fz 13545  df-fzo 13692  df-fl 13829  df-mod 13907  df-seq 14040  df-exp 14100  df-fac 14310  df-bc 14339  df-hash 14367  df-shft 15103  df-cj 15135  df-re 15136  df-im 15137  df-sqrt 15271  df-abs 15272  df-limsup 15504  df-clim 15521  df-rlim 15522  df-sum 15720  df-ef 16100  df-sin 16102  df-cos 16103  df-pi 16105  df-dvds 16288  df-struct 17181  df-sets 17198  df-slot 17216  df-ndx 17228  df-base 17246  df-ress 17275  df-plusg 17311  df-mulr 17312  df-starv 17313  df-sca 17314  df-vsca 17315  df-ip 17316  df-tset 17317  df-ple 17318  df-ds 17320  df-unif 17321  df-hom 17322  df-cco 17323  df-rest 17469  df-topn 17470  df-0g 17488  df-gsum 17489  df-topgen 17490  df-pt 17491  df-prds 17494  df-xrs 17549  df-qtop 17554  df-imas 17555  df-xps 17557  df-mre 17631  df-mrc 17632  df-acs 17634  df-mgm 18666  df-sgrp 18745  df-mnd 18761  df-submnd 18810  df-mulg 19099  df-cntz 19348  df-cmn 19815  df-psmet 21374  df-xmet 21375  df-met 21376  df-bl 21377  df-mopn 21378  df-fbas 21379  df-fg 21380  df-cnfld 21383  df-top 22916  df-topon 22933  df-topsp 22955  df-bases 22969  df-cld 23043  df-ntr 23044  df-cls 23045  df-nei 23122  df-lp 23160  df-perf 23161  df-cn 23251  df-cnp 23252  df-haus 23339  df-tx 23586  df-hmeo 23779  df-fil 23870  df-fm 23962  df-flim 23963  df-flf 23964  df-xms 24346  df-ms 24347  df-tms 24348  df-cncf 24918  df-limc 25916  df-dv 25917
This theorem is referenced by:  fouriersw  46187
  Copyright terms: Public domain W3C validator