Proof of Theorem knoppndvlem17
Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | knoppndvlem17.c |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ (-1(,)1)) |
2 | 1 | knoppndvlem3 34621 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → (𝐶 ∈ ℝ ∧ (abs‘𝐶) < 1)) |
3 | 2 | simpld 494 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℝ) |
4 | 3 | recnd 10934 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℂ) |
5 | 4 | abscld 15076 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (abs‘𝐶) ∈
ℝ) |
6 | | knoppndvlem17.j |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈
ℕ0) |
7 | 5, 6 | reexpcld 13809 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((abs‘𝐶)↑𝐽) ∈ ℝ) |
8 | | 2re 11977 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 2 ∈
ℝ |
9 | 8 | a1i 11 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 2 ∈
ℝ) |
10 | | 2ne0 12007 |
. . . . . . . . . 10
⊢ 2 ≠
0 |
11 | 10 | a1i 11 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 2 ≠ 0) |
12 | 7, 9, 11 | redivcld 11733 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) ∈ ℝ) |
13 | 12 | recnd 10934 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) ∈ ℂ) |
14 | | 1red 10907 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℝ) |
15 | | knoppndvlem17.n |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ) |
16 | 15 | nnred 11918 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ) |
17 | 9, 16 | remulcld 10936 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈
ℝ) |
18 | 17, 5 | remulcld 10936 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) ∈
ℝ) |
19 | 18, 14 | resubcld 11333 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) − 1) ∈
ℝ) |
20 | | 0red 10909 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 0 ∈
ℝ) |
21 | | 0lt1 11427 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ 0 <
1 |
22 | 21 | a1i 11 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 0 < 1) |
23 | | knoppndvlem17.1 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → 1 < (𝑁 · (abs‘𝐶))) |
24 | 1, 15, 23 | knoppndvlem12 34630 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) ≠ 1 ∧ 1 < (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1))) |
25 | 24 | simprd 495 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 1 < (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) − 1)) |
26 | 20, 14, 19, 22, 25 | lttrd 11066 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → 0 < (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) − 1)) |
27 | 19, 26 | jca 511 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) − 1) ∈ ℝ
∧ 0 < (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) − 1))) |
28 | | gt0ne0 11370 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) − 1)
∈ ℝ ∧ 0 < (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) − 1)) → (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) − 1) ≠
0) |
29 | 27, 28 | syl 17 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) − 1) ≠
0) |
30 | 14, 19, 29 | redivcld 11733 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (1 / (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) − 1)) ∈
ℝ) |
31 | 14, 30 | resubcld 11333 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) − 1)))
∈ ℝ) |
32 | 31 | recnd 10934 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) − 1)))
∈ ℂ) |
33 | 13, 32 | mulcomd 10927 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) · (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) = ((1 − (1 / (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶)) − 1))) · (((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2))) |
34 | 33 | oveq1d 7270 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) · (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) = (((1 − (1 / (((2 ·
𝑁) ·
(abs‘𝐶)) − 1)))
· (((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2)) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2))) |
35 | | 2rp 12664 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ 2 ∈
ℝ+ |
36 | 35 | a1i 11 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 2 ∈
ℝ+) |
37 | 15 | nnrpd 12699 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈
ℝ+) |
38 | 36, 37 | rpmulcld 12717 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈
ℝ+) |
39 | 6 | nn0zd 12353 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝐽 ∈ ℤ) |
40 | 39 | znegcld 12357 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → -𝐽 ∈ ℤ) |
41 | 38, 40 | rpexpcld 13890 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑-𝐽) ∈
ℝ+) |
42 | 41 | rphalfcld 12713 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) ∈
ℝ+) |
43 | 42 | rpcnd 12703 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) ∈ ℂ) |
44 | 42 | rpne0d 12706 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) ≠ 0) |
45 | 32, 13, 43, 44 | divassd 11716 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) − 1)))
· (((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2)) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) = ((1 − (1 / (((2 ·
𝑁) ·
(abs‘𝐶)) − 1)))
· ((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)))) |
46 | 13, 43, 44 | divcld 11681 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) ∈ ℂ) |
47 | 32, 46 | mulcomd 10927 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) − 1)))
· ((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2))) = (((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) · (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1))))) |
48 | 7 | recnd 10934 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((abs‘𝐶)↑𝐽) ∈ ℂ) |
49 | 41 | rpcnd 12703 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑-𝐽) ∈ ℂ) |
50 | 9 | recnd 10934 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 2 ∈
ℂ) |
51 | 41 | rpne0d 12706 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑-𝐽) ≠ 0) |
52 | 48, 49, 50, 51, 11 | divcan7d 11709 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) = (((abs‘𝐶)↑𝐽) / ((2 · 𝑁)↑-𝐽))) |
53 | 17 | recnd 10934 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈
ℂ) |
54 | 38 | rpne0d 12706 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ≠ 0) |
55 | 53, 54, 39 | expnegd 13799 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑-𝐽) = (1 / ((2 · 𝑁)↑𝐽))) |
56 | 55 | oveq2d 7271 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (((abs‘𝐶)↑𝐽) / ((2 · 𝑁)↑-𝐽)) = (((abs‘𝐶)↑𝐽) / (1 / ((2 · 𝑁)↑𝐽)))) |
57 | | 1cnd 10901 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 1 ∈
ℂ) |
58 | 53, 6 | expcld 13792 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑𝐽) ∈ ℂ) |
59 | 20, 22 | gtned 11040 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 1 ≠ 0) |
60 | 53, 54, 39 | expne0d 13798 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)↑𝐽) ≠ 0) |
61 | 48, 57, 58, 59, 60 | divdiv2d 11713 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (((abs‘𝐶)↑𝐽) / (1 / ((2 · 𝑁)↑𝐽))) = ((((abs‘𝐶)↑𝐽) · ((2 · 𝑁)↑𝐽)) / 1)) |
62 | 48, 58 | mulcld 10926 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (((abs‘𝐶)↑𝐽) · ((2 · 𝑁)↑𝐽)) ∈ ℂ) |
63 | 62 | div1d 11673 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((((abs‘𝐶)↑𝐽) · ((2 · 𝑁)↑𝐽)) / 1) = (((abs‘𝐶)↑𝐽) · ((2 · 𝑁)↑𝐽))) |
64 | 48, 58 | mulcomd 10927 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((abs‘𝐶)↑𝐽) · ((2 · 𝑁)↑𝐽)) = (((2 · 𝑁)↑𝐽) · ((abs‘𝐶)↑𝐽))) |
65 | 53, 54 | jca 511 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) ∈ ℂ ∧ (2
· 𝑁) ≠
0)) |
66 | 5 | recnd 10934 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → (abs‘𝐶) ∈
ℂ) |
67 | 1, 15, 23 | knoppndvlem13 34631 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → 𝐶 ≠ 0) |
68 | 4, 67 | absne0d 15087 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → (abs‘𝐶) ≠ 0) |
69 | 66, 68 | jca 511 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → ((abs‘𝐶) ∈ ℂ ∧
(abs‘𝐶) ≠
0)) |
70 | 65, 69, 39 | 3jca 1126 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) ∈ ℂ ∧ (2
· 𝑁) ≠ 0) ∧
((abs‘𝐶) ∈
ℂ ∧ (abs‘𝐶)
≠ 0) ∧ 𝐽 ∈
ℤ)) |
71 | | mulexpz 13751 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((((2
· 𝑁) ∈ ℂ
∧ (2 · 𝑁) ≠
0) ∧ ((abs‘𝐶)
∈ ℂ ∧ (abs‘𝐶) ≠ 0) ∧ 𝐽 ∈ ℤ) → (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽) = (((2 · 𝑁)↑𝐽) · ((abs‘𝐶)↑𝐽))) |
72 | 70, 71 | syl 17 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽) = (((2 · 𝑁)↑𝐽) · ((abs‘𝐶)↑𝐽))) |
73 | 72 | eqcomd 2744 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑𝐽) · ((abs‘𝐶)↑𝐽)) = (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽)) |
74 | 63, 64, 73 | 3eqtrd 2782 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((((abs‘𝐶)↑𝐽) · ((2 · 𝑁)↑𝐽)) / 1) = (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽)) |
75 | 56, 61, 74 | 3eqtrd 2782 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((abs‘𝐶)↑𝐽) / ((2 · 𝑁)↑-𝐽)) = (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽)) |
76 | 52, 75 | eqtrd 2778 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) = (((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽)) |
77 | 76 | oveq1d 7270 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) · (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) = ((((2 · 𝑁)
· (abs‘𝐶))↑𝐽) · (1 − (1 / (((2 ·
𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1))))) |
78 | 47, 77 | eqtrd 2778 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) − 1)))
· ((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2))) = ((((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽) · (1 − (1 / (((2 ·
𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1))))) |
79 | 34, 45, 78 | 3eqtrd 2782 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) · (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) = ((((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽) · (1 − (1 / (((2 ·
𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1))))) |
80 | 79 | eqcomd 2744 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽) · (1 − (1 / (((2 ·
𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) = (((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) · (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2))) |
81 | 12, 31 | remulcld 10936 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) · (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) ∈ ℝ) |
82 | | knoppndvlem17.t |
. . . . . . 7
⊢ 𝑇 = (𝑥 ∈ ℝ ↦
(abs‘((⌊‘(𝑥 + (1 / 2))) − 𝑥))) |
83 | | knoppndvlem17.f |
. . . . . . 7
⊢ 𝐹 = (𝑦 ∈ ℝ ↦ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐶↑𝑛) · (𝑇‘(((2 · 𝑁)↑𝑛) · 𝑦))))) |
84 | | knoppndvlem17.w |
. . . . . . 7
⊢ 𝑊 = (𝑤 ∈ ℝ ↦ Σ𝑖 ∈ ℕ0
((𝐹‘𝑤)‘𝑖)) |
85 | | knoppndvlem17.b |
. . . . . . . . 9
⊢ 𝐵 = ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · (𝑀 + 1)) |
86 | 85 | a1i 11 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝐵 = ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · (𝑀 + 1))) |
87 | | knoppndvlem17.m |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ) |
88 | 87 | peano2zd 12358 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝑀 + 1) ∈ ℤ) |
89 | 15, 39, 88 | knoppndvlem1 34619 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · (𝑀 + 1)) ∈ ℝ) |
90 | 86, 89 | eqeltrd 2839 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ) |
91 | 2 | simprd 495 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (abs‘𝐶) < 1) |
92 | 82, 83, 84, 90, 15, 3, 91 | knoppcld 34612 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝑊‘𝐵) ∈ ℂ) |
93 | | knoppndvlem17.a |
. . . . . . . . 9
⊢ 𝐴 = ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀) |
94 | 93 | a1i 11 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝐴 = ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀)) |
95 | 15, 39, 87 | knoppndvlem1 34619 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) · 𝑀) ∈ ℝ) |
96 | 94, 95 | eqeltrd 2839 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ) |
97 | 82, 83, 84, 96, 15, 3, 91 | knoppcld 34612 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝑊‘𝐴) ∈ ℂ) |
98 | 92, 97 | subcld 11262 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((𝑊‘𝐵) − (𝑊‘𝐴)) ∈ ℂ) |
99 | 98 | abscld 15076 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (abs‘((𝑊‘𝐵) − (𝑊‘𝐴))) ∈ ℝ) |
100 | 82, 83, 84, 93, 85, 1, 6, 87, 15, 23 | knoppndvlem15 34633 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) · (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) ≤ (abs‘((𝑊‘𝐵) − (𝑊‘𝐴)))) |
101 | 81, 99, 42, 100 | lediv1dd 12759 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((((abs‘𝐶)↑𝐽) / 2) · (1 − (1 / (((2
· 𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) ≤ ((abs‘((𝑊‘𝐵) − (𝑊‘𝐴))) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2))) |
102 | 80, 101 | eqbrtrd 5092 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽) · (1 − (1 / (((2 ·
𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) ≤ ((abs‘((𝑊‘𝐵) − (𝑊‘𝐴))) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2))) |
103 | 93, 85, 6, 87, 15 | knoppndvlem16 34634 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝐴) = (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) |
104 | 103 | eqcomd 2744 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2) = (𝐵 − 𝐴)) |
105 | 104 | oveq2d 7271 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((abs‘((𝑊‘𝐵) − (𝑊‘𝐴))) / (((2 · 𝑁)↑-𝐽) / 2)) = ((abs‘((𝑊‘𝐵) − (𝑊‘𝐴))) / (𝐵 − 𝐴))) |
106 | 102, 105 | breqtrd 5096 |
1
⊢ (𝜑 → ((((2 · 𝑁) · (abs‘𝐶))↑𝐽) · (1 − (1 / (((2 ·
𝑁) ·
(abs‘𝐶)) −
1)))) ≤ ((abs‘((𝑊‘𝐵) − (𝑊‘𝐴))) / (𝐵 − 𝐴))) |