Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  ulmshftlem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ulmshftlem 24998
 Description: Lemma for ulmshft 24999. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Mar-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
ulmshft.z 𝑍 = (ℤ𝑀)
ulmshft.w 𝑊 = (ℤ‘(𝑀 + 𝐾))
ulmshft.m (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
ulmshft.k (𝜑𝐾 ∈ ℤ)
ulmshft.f (𝜑𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑆))
ulmshft.h (𝜑𝐻 = (𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾))))
Assertion
Ref Expression
ulmshftlem (𝜑 → (𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺𝐻(⇝𝑢𝑆)𝐺))
Distinct variable groups:   𝜑,𝑛   𝑛,𝑊   𝑛,𝐹   𝑛,𝐾   𝑆,𝑛
Allowed substitution hints:   𝐺(𝑛)   𝐻(𝑛)   𝑀(𝑛)   𝑍(𝑛)

Proof of Theorem ulmshftlem
Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑘 𝑚 𝑥 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ulmshft.z . . . . . 6 𝑍 = (ℤ𝑀)
2 ulmshft.m . . . . . . 7 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
32ad2antrr 725 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
4 ulmshft.f . . . . . . 7 (𝜑𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑆))
54ad2antrr 725 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑆))
6 eqidd 2799 . . . . . 6 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑚𝑍𝑧𝑆)) → ((𝐹𝑚)‘𝑧) = ((𝐹𝑚)‘𝑧))
7 eqidd 2799 . . . . . 6 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧𝑆) → (𝐺𝑧) = (𝐺𝑧))
8 simplr 768 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺)
9 simpr 488 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
101, 3, 5, 6, 7, 8, 9ulmi 24995 . . . . 5 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑖𝑍𝑚 ∈ (ℤ𝑖)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥)
11 simpr 488 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → 𝑖𝑍)
1211, 1eleqtrdi 2900 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → 𝑖 ∈ (ℤ𝑀))
13 ulmshft.k . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐾 ∈ ℤ)
1413ad3antrrr 729 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → 𝐾 ∈ ℤ)
15 eluzadd 12268 . . . . . . . . 9 ((𝑖 ∈ (ℤ𝑀) ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝑖 + 𝐾) ∈ (ℤ‘(𝑀 + 𝐾)))
1612, 14, 15syl2anc 587 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → (𝑖 + 𝐾) ∈ (ℤ‘(𝑀 + 𝐾)))
17 ulmshft.w . . . . . . . 8 𝑊 = (ℤ‘(𝑀 + 𝐾))
1816, 17eleqtrrdi 2901 . . . . . . 7 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → (𝑖 + 𝐾) ∈ 𝑊)
19 eluzelz 12248 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑖 ∈ ℤ)
2012, 19syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → 𝑖 ∈ ℤ)
2120adantr 484 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → 𝑖 ∈ ℤ)
2213adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝐾 ∈ ℤ)
2322ad3antrrr 729 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → 𝐾 ∈ ℤ)
24 simpr 488 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾)))
25 eluzsub 12269 . . . . . . . . . 10 ((𝑖 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → (𝑘𝐾) ∈ (ℤ𝑖))
2621, 23, 24, 25syl3anc 1368 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → (𝑘𝐾) ∈ (ℤ𝑖))
27 fveq2 6650 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = (𝑘𝐾) → (𝐹𝑚) = (𝐹‘(𝑘𝐾)))
2827fveq1d 6652 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = (𝑘𝐾) → ((𝐹𝑚)‘𝑧) = ((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧))
2928fvoveq1d 7162 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = (𝑘𝐾) → (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) = (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))))
3029breq1d 5041 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = (𝑘𝐾) → ((abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥 ↔ (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
3130ralbidv 3162 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = (𝑘𝐾) → (∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥 ↔ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
3231rspcv 3566 . . . . . . . . 9 ((𝑘𝐾) ∈ (ℤ𝑖) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑖)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥 → ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
3326, 32syl 17 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑖)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥 → ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
3433ralrimdva 3154 . . . . . . 7 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑖)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥 → ∀𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
35 fveq2 6650 . . . . . . . . 9 (𝑗 = (𝑖 + 𝐾) → (ℤ𝑗) = (ℤ‘(𝑖 + 𝐾)))
3635raleqdv 3364 . . . . . . . 8 (𝑗 = (𝑖 + 𝐾) → (∀𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥 ↔ ∀𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
3736rspcev 3571 . . . . . . 7 (((𝑖 + 𝐾) ∈ 𝑊 ∧ ∀𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥) → ∃𝑗𝑊𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥)
3818, 34, 37syl6an 683 . . . . . 6 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑖)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥 → ∃𝑗𝑊𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
3938rexlimdva 3243 . . . . 5 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → (∃𝑖𝑍𝑚 ∈ (ℤ𝑖)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥 → ∃𝑗𝑊𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
4010, 39mpd 15 . . . 4 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑗𝑊𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥)
4140ralrimiva 3149 . . 3 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑊𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥)
422, 13zaddcld 12086 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 + 𝐾) ∈ ℤ)
4342adantr 484 . . . 4 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → (𝑀 + 𝐾) ∈ ℤ)
44 ulmshft.h . . . . . 6 (𝜑𝐻 = (𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾))))
454adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑊) → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑆))
462adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛𝑊) → 𝑀 ∈ ℤ)
4713adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛𝑊) → 𝐾 ∈ ℤ)
48 simpr 488 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛𝑊) → 𝑛𝑊)
4948, 17eleqtrdi 2900 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛𝑊) → 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑀 + 𝐾)))
50 eluzsub 12269 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑀 + 𝐾))) → (𝑛𝐾) ∈ (ℤ𝑀))
5146, 47, 49, 50syl3anc 1368 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑊) → (𝑛𝐾) ∈ (ℤ𝑀))
5251, 1eleqtrrdi 2901 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑊) → (𝑛𝐾) ∈ 𝑍)
5345, 52ffvelrnd 6834 . . . . . 6 ((𝜑𝑛𝑊) → (𝐹‘(𝑛𝐾)) ∈ (ℂ ↑m 𝑆))
5444, 53fmpt3d 6862 . . . . 5 (𝜑𝐻:𝑊⟶(ℂ ↑m 𝑆))
5554adantr 484 . . . 4 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝐻:𝑊⟶(ℂ ↑m 𝑆))
5644ad2antrr 725 . . . . . . 7 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ (𝑘𝑊𝑧𝑆)) → 𝐻 = (𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾))))
5756fveq1d 6652 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ (𝑘𝑊𝑧𝑆)) → (𝐻𝑘) = ((𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾)))‘𝑘))
58 fvoveq1 7163 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → (𝐹‘(𝑛𝐾)) = (𝐹‘(𝑘𝐾)))
59 eqid 2798 . . . . . . . 8 (𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾))) = (𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾)))
60 fvex 6663 . . . . . . . 8 (𝐹‘(𝑘𝐾)) ∈ V
6158, 59, 60fvmpt 6750 . . . . . . 7 (𝑘𝑊 → ((𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾)))‘𝑘) = (𝐹‘(𝑘𝐾)))
6261ad2antrl 727 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ (𝑘𝑊𝑧𝑆)) → ((𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾)))‘𝑘) = (𝐹‘(𝑘𝐾)))
6357, 62eqtrd 2833 . . . . 5 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ (𝑘𝑊𝑧𝑆)) → (𝐻𝑘) = (𝐹‘(𝑘𝐾)))
6463fveq1d 6652 . . . 4 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ (𝑘𝑊𝑧𝑆)) → ((𝐻𝑘)‘𝑧) = ((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧))
65 eqidd 2799 . . . 4 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑧𝑆) → (𝐺𝑧) = (𝐺𝑧))
66 ulmcl 24990 . . . . 5 (𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺𝐺:𝑆⟶ℂ)
6766adantl 485 . . . 4 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝐺:𝑆⟶ℂ)
68 ulmscl 24988 . . . . 5 (𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺𝑆 ∈ V)
6968adantl 485 . . . 4 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝑆 ∈ V)
7017, 43, 55, 64, 65, 67, 69ulm2 24994 . . 3 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → (𝐻(⇝𝑢𝑆)𝐺 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑊𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
7141, 70mpbird 260 . 2 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝐻(⇝𝑢𝑆)𝐺)
7271ex 416 1 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺𝐻(⇝𝑢𝑆)𝐺))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  ∀wral 3106  ∃wrex 3107  Vcvv 3441   class class class wbr 5031   ↦ cmpt 5111  ⟶wf 6323  ‘cfv 6327  (class class class)co 7140   ↑m cmap 8396  ℂcc 10531   + caddc 10536   < clt 10671   − cmin 10866  ℤcz 11976  ℤ≥cuz 12238  ℝ+crp 12384  abscabs 14592  ⇝𝑢culm 24985 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5155  ax-sep 5168  ax-nul 5175  ax-pow 5232  ax-pr 5296  ax-un 7448  ax-cnex 10589  ax-resscn 10590  ax-1cn 10591  ax-icn 10592  ax-addcl 10593  ax-addrcl 10594  ax-mulcl 10595  ax-mulrcl 10596  ax-mulcom 10597  ax-addass 10598  ax-mulass 10599  ax-distr 10600  ax-i2m1 10601  ax-1ne0 10602  ax-1rid 10603  ax-rnegex 10604  ax-rrecex 10605  ax-cnre 10606  ax-pre-lttri 10607  ax-pre-lttrn 10608  ax-pre-ltadd 10609  ax-pre-mulgt0 10610 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4802  df-iun 4884  df-br 5032  df-opab 5094  df-mpt 5112  df-tr 5138  df-id 5426  df-eprel 5431  df-po 5439  df-so 5440  df-fr 5479  df-we 5481  df-xp 5526  df-rel 5527  df-cnv 5528  df-co 5529  df-dm 5530  df-rn 5531  df-res 5532  df-ima 5533  df-pred 6119  df-ord 6165  df-on 6166  df-lim 6167  df-suc 6168  df-iota 6286  df-fun 6329  df-fn 6330  df-f 6331  df-f1 6332  df-fo 6333  df-f1o 6334  df-fv 6335  df-riota 7098  df-ov 7143  df-oprab 7144  df-mpo 7145  df-om 7568  df-wrecs 7937  df-recs 7998  df-rdg 8036  df-er 8279  df-map 8398  df-pm 8399  df-en 8500  df-dom 8501  df-sdom 8502  df-pnf 10673  df-mnf 10674  df-xr 10675  df-ltxr 10676  df-le 10677  df-sub 10868  df-neg 10869  df-nn 11633  df-n0 11893  df-z 11977  df-uz 12239  df-ulm 24986 This theorem is referenced by:  ulmshft  24999
 Copyright terms: Public domain W3C validator