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

Theorem ulmshftlem 26447
Description: Lemma for ulmshft 26448. (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 726 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑀 ∈ ℤ)
4 ulmshft.f . . . . . . 7 (𝜑𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑆))
54ad2antrr 726 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑆))
6 eqidd 2736 . . . . . 6 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ (𝑚𝑍𝑧𝑆)) → ((𝐹𝑚)‘𝑧) = ((𝐹𝑚)‘𝑧))
7 eqidd 2736 . . . . . 6 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑧𝑆) → (𝐺𝑧) = (𝐺𝑧))
8 simplr 769 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺)
9 simpr 484 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → 𝑥 ∈ ℝ+)
101, 3, 5, 6, 7, 8, 9ulmi 26444 . . . . 5 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) → ∃𝑖𝑍𝑚 ∈ (ℤ𝑖)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥)
11 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → 𝑖𝑍)
1211, 1eleqtrdi 2849 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → 𝑖 ∈ (ℤ𝑀))
13 ulmshft.k . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐾 ∈ ℤ)
1413ad3antrrr 730 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → 𝐾 ∈ ℤ)
15 eluzadd 12905 . . . . . . . . 9 ((𝑖 ∈ (ℤ𝑀) ∧ 𝐾 ∈ ℤ) → (𝑖 + 𝐾) ∈ (ℤ‘(𝑀 + 𝐾)))
1612, 14, 15syl2anc 584 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → (𝑖 + 𝐾) ∈ (ℤ‘(𝑀 + 𝐾)))
17 ulmshft.w . . . . . . . 8 𝑊 = (ℤ‘(𝑀 + 𝐾))
1816, 17eleqtrrdi 2850 . . . . . . 7 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → (𝑖 + 𝐾) ∈ 𝑊)
19 eluzelz 12886 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 ∈ (ℤ𝑀) → 𝑖 ∈ ℤ)
2012, 19syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) → 𝑖 ∈ ℤ)
2120adantr 480 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → 𝑖 ∈ ℤ)
2213adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝐾 ∈ ℤ)
2322ad3antrrr 730 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → 𝐾 ∈ ℤ)
24 simpr 484 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾)))
25 eluzsub 12906 . . . . . . . . . 10 ((𝑖 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → (𝑘𝐾) ∈ (ℤ𝑖))
2621, 23, 24, 25syl3anc 1370 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑥 ∈ ℝ+) ∧ 𝑖𝑍) ∧ 𝑘 ∈ (ℤ‘(𝑖 + 𝐾))) → (𝑘𝐾) ∈ (ℤ𝑖))
27 fveq2 6907 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = (𝑘𝐾) → (𝐹𝑚) = (𝐹‘(𝑘𝐾)))
2827fveq1d 6909 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = (𝑘𝐾) → ((𝐹𝑚)‘𝑧) = ((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧))
2928fvoveq1d 7453 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = (𝑘𝐾) → (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) = (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))))
3029breq1d 5158 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = (𝑘𝐾) → ((abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥 ↔ (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
3130ralbidv 3176 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = (𝑘𝐾) → (∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹𝑚)‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥 ↔ ∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
3231rspcv 3618 . . . . . . . . 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 3152 . . . . . . 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 6907 . . . . . . . . 9 (𝑗 = (𝑖 + 𝐾) → (ℤ𝑗) = (ℤ‘(𝑖 + 𝐾)))
3635raleqdv 3324 . . . . . . . 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 3622 . . . . . . 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 684 . . . . . 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 3153 . . . . 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 3144 . . 3 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑊𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥)
422, 13zaddcld 12724 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 + 𝐾) ∈ ℤ)
4342adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → (𝑀 + 𝐾) ∈ ℤ)
44 ulmshft.h . . . . . 6 (𝜑𝐻 = (𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾))))
454adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑊) → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑆))
462adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛𝑊) → 𝑀 ∈ ℤ)
4713adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛𝑊) → 𝐾 ∈ ℤ)
48 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛𝑊) → 𝑛𝑊)
4948, 17eleqtrdi 2849 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛𝑊) → 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑀 + 𝐾)))
50 eluzsub 12906 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑀 + 𝐾))) → (𝑛𝐾) ∈ (ℤ𝑀))
5146, 47, 49, 50syl3anc 1370 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛𝑊) → (𝑛𝐾) ∈ (ℤ𝑀))
5251, 1eleqtrrdi 2850 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛𝑊) → (𝑛𝐾) ∈ 𝑍)
5345, 52ffvelcdmd 7105 . . . . . 6 ((𝜑𝑛𝑊) → (𝐹‘(𝑛𝐾)) ∈ (ℂ ↑m 𝑆))
5444, 53fmpt3d 7136 . . . . 5 (𝜑𝐻:𝑊⟶(ℂ ↑m 𝑆))
5554adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝐻:𝑊⟶(ℂ ↑m 𝑆))
5644ad2antrr 726 . . . . . . 7 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ (𝑘𝑊𝑧𝑆)) → 𝐻 = (𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾))))
5756fveq1d 6909 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ (𝑘𝑊𝑧𝑆)) → (𝐻𝑘) = ((𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾)))‘𝑘))
58 fvoveq1 7454 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑘 → (𝐹‘(𝑛𝐾)) = (𝐹‘(𝑘𝐾)))
59 eqid 2735 . . . . . . . 8 (𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾))) = (𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾)))
60 fvex 6920 . . . . . . . 8 (𝐹‘(𝑘𝐾)) ∈ V
6158, 59, 60fvmpt 7016 . . . . . . 7 (𝑘𝑊 → ((𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾)))‘𝑘) = (𝐹‘(𝑘𝐾)))
6261ad2antrl 728 . . . . . 6 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ (𝑘𝑊𝑧𝑆)) → ((𝑛𝑊 ↦ (𝐹‘(𝑛𝐾)))‘𝑘) = (𝐹‘(𝑘𝐾)))
6357, 62eqtrd 2775 . . . . 5 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ (𝑘𝑊𝑧𝑆)) → (𝐻𝑘) = (𝐹‘(𝑘𝐾)))
6463fveq1d 6909 . . . 4 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ (𝑘𝑊𝑧𝑆)) → ((𝐻𝑘)‘𝑧) = ((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧))
65 eqidd 2736 . . . 4 (((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) ∧ 𝑧𝑆) → (𝐺𝑧) = (𝐺𝑧))
66 ulmcl 26439 . . . . 5 (𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺𝐺:𝑆⟶ℂ)
6766adantl 481 . . . 4 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝐺:𝑆⟶ℂ)
68 ulmscl 26437 . . . . 5 (𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺𝑆 ∈ V)
6968adantl 481 . . . 4 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝑆 ∈ V)
7017, 43, 55, 64, 65, 67, 69ulm2 26443 . . 3 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → (𝐻(⇝𝑢𝑆)𝐺 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑗𝑊𝑘 ∈ (ℤ𝑗)∀𝑧𝑆 (abs‘(((𝐹‘(𝑘𝐾))‘𝑧) − (𝐺𝑧))) < 𝑥))
7141, 70mpbird 257 . 2 ((𝜑𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺) → 𝐻(⇝𝑢𝑆)𝐺)
7271ex 412 1 (𝜑 → (𝐹(⇝𝑢𝑆)𝐺𝐻(⇝𝑢𝑆)𝐺))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1537  wcel 2106  wral 3059  wrex 3068  Vcvv 3478   class class class wbr 5148  cmpt 5231  wf 6559  cfv 6563  (class class class)co 7431  m cmap 8865  cc 11151   + caddc 11156   < clt 11293  cmin 11490  cz 12611  cuz 12876  +crp 13032  abscabs 15270  𝑢culm 26434
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-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
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-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-op 4638  df-uni 4913  df-iun 4998  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-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-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-er 8744  df-map 8867  df-pm 8868  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-nn 12265  df-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12877  df-ulm 26435
This theorem is referenced by:  ulmshft  26448
  Copyright terms: Public domain W3C validator