Metamath Proof Explorer


Theorem dirkercncflem4

Description: The Dirichlet Kernel is continuos at points that are not multiple of 2 π . This is the easier condition, for the proof of the continuity of the Dirichlet kernel. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses dirkercncflem4.d D = n y if y mod 2 π = 0 2 n + 1 2 π sin n + 1 2 y 2 π sin y 2
dirkercncflem4.n φ N
dirkercncflem4.y φ Y
dirkercncflem4.ymod0 φ Y mod 2 π 0
dirkercncflem4.a A = Y 2 π
dirkercncflem4.b B = A + 1
dirkercncflem4.c C = A 2 π
dirkercncflem4.e E = B 2 π
Assertion dirkercncflem4 φ D N topGen ran . CnP topGen ran . Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dirkercncflem4.d D = n y if y mod 2 π = 0 2 n + 1 2 π sin n + 1 2 y 2 π sin y 2
2 dirkercncflem4.n φ N
3 dirkercncflem4.y φ Y
4 dirkercncflem4.ymod0 φ Y mod 2 π 0
5 dirkercncflem4.a A = Y 2 π
6 dirkercncflem4.b B = A + 1
7 dirkercncflem4.c C = A 2 π
8 dirkercncflem4.e E = B 2 π
9 sincn sin : cn
10 9 a1i φ sin : cn
11 ioosscn C E
12 11 a1i φ C E
13 2 nncnd φ N
14 1cnd φ 1
15 14 halfcld φ 1 2
16 13 15 addcld φ N + 1 2
17 ssid
18 17 a1i φ
19 12 16 18 constcncfg φ y C E N + 1 2 : C E cn
20 12 18 idcncfg φ y C E y : C E cn
21 19 20 mulcncf φ y C E N + 1 2 y : C E cn
22 10 21 cncfmpt1f φ y C E sin N + 1 2 y : C E cn
23 2cnd φ y C E 2
24 pirp π +
25 24 a1i φ y C E π +
26 25 rpcnd φ y C E π
27 23 26 mulcld φ y C E 2 π
28 ioossre C E
29 28 a1i φ C E
30 29 sselda φ y C E y
31 30 recnd φ y C E y
32 31 halfcld φ y C E y 2
33 32 sincld φ y C E sin y 2
34 27 33 mulcld φ y C E 2 π sin y 2
35 2rp 2 +
36 35 a1i φ y C E 2 +
37 36 rpne0d φ y C E 2 0
38 25 rpne0d φ y C E π 0
39 23 26 37 38 mulne0d φ y C E 2 π 0
40 31 23 26 37 38 divdiv1d φ y C E y 2 π = y 2 π
41 5 oveq1i A 2 π = Y 2 π 2 π
42 7 41 eqtri C = Y 2 π 2 π
43 42 oveq1i C 2 π = Y 2 π 2 π 2 π
44 2re 2
45 pire π
46 44 45 remulcli 2 π
47 46 a1i φ 2 π
48 0re 0
49 2pos 0 < 2
50 pipos 0 < π
51 44 45 49 50 mulgt0ii 0 < 2 π
52 48 51 gtneii 2 π 0
53 52 a1i φ 2 π 0
54 3 47 53 redivcld φ Y 2 π
55 54 flcld φ Y 2 π
56 55 zred φ Y 2 π
57 56 recnd φ Y 2 π
58 47 recnd φ 2 π
59 57 58 53 divcan4d φ Y 2 π 2 π 2 π = Y 2 π
60 43 59 syl5eq φ C 2 π = Y 2 π
61 60 55 eqeltrd φ C 2 π
62 61 adantr φ y C E C 2 π
63 56 47 remulcld φ Y 2 π 2 π
64 42 63 eqeltrid φ C
65 64 adantr φ y C E C
66 36 25 rpmulcld φ y C E 2 π +
67 simpr φ y C E y C E
68 64 rexrd φ C *
69 68 adantr φ y C E C *
70 5 eqcomi Y 2 π = A
71 70 oveq1i Y 2 π + 1 = A + 1
72 71 6 eqtr4i Y 2 π + 1 = B
73 72 oveq1i Y 2 π + 1 2 π = B 2 π
74 73 8 eqtr4i Y 2 π + 1 2 π = E
75 74 a1i φ Y 2 π + 1 2 π = E
76 1red φ 1
77 56 76 readdcld φ Y 2 π + 1
78 77 47 remulcld φ Y 2 π + 1 2 π
79 75 78 eqeltrrd φ E
80 79 rexrd φ E *
81 80 adantr φ y C E E *
82 elioo2 C * E * y C E y C < y y < E
83 69 81 82 syl2anc φ y C E y C E y C < y y < E
84 67 83 mpbid φ y C E y C < y y < E
85 84 simp2d φ y C E C < y
86 65 30 66 85 ltdiv1dd φ y C E C 2 π < y 2 π
87 79 adantr φ y C E E
88 84 simp3d φ y C E y < E
89 30 87 66 88 ltdiv1dd φ y C E y 2 π < E 2 π
90 7 a1i φ C = A 2 π
91 90 oveq1d φ C 2 π = A 2 π 2 π
92 91 oveq1d φ C 2 π + 1 = A 2 π 2 π + 1
93 5 57 eqeltrid φ A
94 93 58 53 divcan4d φ A 2 π 2 π = A
95 94 oveq1d φ A 2 π 2 π + 1 = A + 1
96 6 oveq1i B 2 π = A + 1 2 π
97 8 96 eqtri E = A + 1 2 π
98 97 a1i φ E = A + 1 2 π
99 98 oveq1d φ E 2 π = A + 1 2 π 2 π
100 93 14 addcld φ A + 1
101 100 58 53 divcan4d φ A + 1 2 π 2 π = A + 1
102 99 101 eqtr2d φ A + 1 = E 2 π
103 92 95 102 3eqtrrd φ E 2 π = C 2 π + 1
104 103 adantr φ y C E E 2 π = C 2 π + 1
105 89 104 breqtrd φ y C E y 2 π < C 2 π + 1
106 btwnnz C 2 π C 2 π < y 2 π y 2 π < C 2 π + 1 ¬ y 2 π
107 62 86 105 106 syl3anc φ y C E ¬ y 2 π
108 40 107 eqneltrd φ y C E ¬ y 2 π
109 sineq0 y 2 sin y 2 = 0 y 2 π
110 32 109 syl φ y C E sin y 2 = 0 y 2 π
111 108 110 mtbird φ y C E ¬ sin y 2 = 0
112 111 neqned φ y C E sin y 2 0
113 27 33 39 112 mulne0d φ y C E 2 π sin y 2 0
114 113 neneqd φ y C E ¬ 2 π sin y 2 = 0
115 44 a1i φ y C E 2
116 45 a1i φ y C E π
117 115 116 remulcld φ y C E 2 π
118 30 rehalfcld φ y C E y 2
119 118 resincld φ y C E sin y 2
120 117 119 remulcld φ y C E 2 π sin y 2
121 elsng 2 π sin y 2 2 π sin y 2 0 2 π sin y 2 = 0
122 120 121 syl φ y C E 2 π sin y 2 0 2 π sin y 2 = 0
123 114 122 mtbird φ y C E ¬ 2 π sin y 2 0
124 34 123 eldifd φ y C E 2 π sin y 2 0
125 eqidd φ y C E 2 π sin y 2 = y C E 2 π sin y 2
126 eqidd φ x 0 1 x = x 0 1 x
127 oveq2 x = 2 π sin y 2 1 x = 1 2 π sin y 2
128 124 125 126 127 fmptco φ x 0 1 x y C E 2 π sin y 2 = y C E 1 2 π sin y 2
129 eqid y C E 2 π sin y 2 = y C E 2 π sin y 2
130 2cnd φ 2
131 12 130 18 constcncfg φ y C E 2 : C E cn
132 24 a1i φ π +
133 132 rpcnd φ π
134 12 133 18 constcncfg φ y C E π : C E cn
135 131 134 mulcncf φ y C E 2 π : C E cn
136 31 23 37 divrecd φ y C E y 2 = y 1 2
137 136 mpteq2dva φ y C E y 2 = y C E y 1 2
138 12 15 18 constcncfg φ y C E 1 2 : C E cn
139 20 138 mulcncf φ y C E y 1 2 : C E cn
140 137 139 eqeltrd φ y C E y 2 : C E cn
141 10 140 cncfmpt1f φ y C E sin y 2 : C E cn
142 135 141 mulcncf φ y C E 2 π sin y 2 : C E cn
143 ssid C E C E
144 143 a1i φ C E C E
145 difssd φ 0
146 129 142 144 145 124 cncfmptssg φ y C E 2 π sin y 2 : C E cn 0
147 ax-1cn 1
148 eqid x 0 1 x = x 0 1 x
149 148 cdivcncf 1 x 0 1 x : 0 cn
150 147 149 mp1i φ x 0 1 x : 0 cn
151 146 150 cncfco φ x 0 1 x y C E 2 π sin y 2 : C E cn
152 128 151 eqeltrrd φ y C E 1 2 π sin y 2 : C E cn
153 22 152 mulcncf φ y C E sin N + 1 2 y 1 2 π sin y 2 : C E cn
154 1 dirkerval N D N = y if y mod 2 π = 0 2 N + 1 2 π sin N + 1 2 y 2 π sin y 2
155 2 154 syl φ D N = y if y mod 2 π = 0 2 N + 1 2 π sin N + 1 2 y 2 π sin y 2
156 155 reseq1d φ D N C E = y if y mod 2 π = 0 2 N + 1 2 π sin N + 1 2 y 2 π sin y 2 C E
157 29 resmptd φ y if y mod 2 π = 0 2 N + 1 2 π sin N + 1 2 y 2 π sin y 2 C E = y C E if y mod 2 π = 0 2 N + 1 2 π sin N + 1 2 y 2 π sin y 2
158 35 a1i φ 2 +
159 158 132 rpmulcld φ 2 π +
160 159 adantr φ y C E 2 π +
161 mod0 y 2 π + y mod 2 π = 0 y 2 π
162 30 160 161 syl2anc φ y C E y mod 2 π = 0 y 2 π
163 107 162 mtbird φ y C E ¬ y mod 2 π = 0
164 163 iffalsed φ y C E if y mod 2 π = 0 2 N + 1 2 π sin N + 1 2 y 2 π sin y 2 = sin N + 1 2 y 2 π sin y 2
165 13 adantr φ y C E N
166 1cnd φ y C E 1
167 166 halfcld φ y C E 1 2
168 165 167 addcld φ y C E N + 1 2
169 168 31 mulcld φ y C E N + 1 2 y
170 169 sincld φ y C E sin N + 1 2 y
171 170 34 113 divrecd φ y C E sin N + 1 2 y 2 π sin y 2 = sin N + 1 2 y 1 2 π sin y 2
172 164 171 eqtrd φ y C E if y mod 2 π = 0 2 N + 1 2 π sin N + 1 2 y 2 π sin y 2 = sin N + 1 2 y 1 2 π sin y 2
173 172 mpteq2dva φ y C E if y mod 2 π = 0 2 N + 1 2 π sin N + 1 2 y 2 π sin y 2 = y C E sin N + 1 2 y 1 2 π sin y 2
174 156 157 173 3eqtrrd φ y C E sin N + 1 2 y 1 2 π sin y 2 = D N C E
175 eqid TopOpen fld = TopOpen fld
176 175 tgioo2 topGen ran . = TopOpen fld 𝑡
177 176 oveq1i topGen ran . 𝑡 C E = TopOpen fld 𝑡 𝑡 C E
178 175 cnfldtop TopOpen fld Top
179 reex V
180 restabs TopOpen fld Top C E V TopOpen fld 𝑡 𝑡 C E = TopOpen fld 𝑡 C E
181 178 28 179 180 mp3an TopOpen fld 𝑡 𝑡 C E = TopOpen fld 𝑡 C E
182 177 181 eqtri topGen ran . 𝑡 C E = TopOpen fld 𝑡 C E
183 unicntop = TopOpen fld
184 183 restid TopOpen fld Top TopOpen fld 𝑡 = TopOpen fld
185 178 184 ax-mp TopOpen fld 𝑡 = TopOpen fld
186 185 eqcomi TopOpen fld = TopOpen fld 𝑡
187 175 182 186 cncfcn C E C E cn = topGen ran . 𝑡 C E Cn TopOpen fld
188 12 18 187 syl2anc φ C E cn = topGen ran . 𝑡 C E Cn TopOpen fld
189 153 174 188 3eltr3d φ D N C E topGen ran . 𝑡 C E Cn TopOpen fld
190 retopon topGen ran . TopOn
191 190 a1i φ topGen ran . TopOn
192 resttopon topGen ran . TopOn C E topGen ran . 𝑡 C E TopOn C E
193 191 29 192 syl2anc φ topGen ran . 𝑡 C E TopOn C E
194 175 cnfldtopon TopOpen fld TopOn
195 194 a1i φ TopOpen fld TopOn
196 cncnp topGen ran . 𝑡 C E TopOn C E TopOpen fld TopOn D N C E topGen ran . 𝑡 C E Cn TopOpen fld D N C E : C E y C E D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld y
197 193 195 196 syl2anc φ D N C E topGen ran . 𝑡 C E Cn TopOpen fld D N C E : C E y C E D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld y
198 189 197 mpbid φ D N C E : C E y C E D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld y
199 198 simprd φ y C E D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld y
200 4 neneqd φ ¬ Y mod 2 π = 0
201 mod0 Y 2 π + Y mod 2 π = 0 Y 2 π
202 3 159 201 syl2anc φ Y mod 2 π = 0 Y 2 π
203 200 202 mtbid φ ¬ Y 2 π
204 flltnz Y 2 π ¬ Y 2 π Y 2 π < Y 2 π
205 54 203 204 syl2anc φ Y 2 π < Y 2 π
206 56 54 159 205 ltmul1dd φ Y 2 π 2 π < Y 2 π 2 π
207 3 recnd φ Y
208 207 58 53 divcan1d φ Y 2 π 2 π = Y
209 206 208 breqtrd φ Y 2 π 2 π < Y
210 42 209 eqbrtrid φ C < Y
211 fllelt Y 2 π Y 2 π Y 2 π Y 2 π < Y 2 π + 1
212 54 211 syl φ Y 2 π Y 2 π Y 2 π < Y 2 π + 1
213 212 simprd φ Y 2 π < Y 2 π + 1
214 54 77 159 213 ltmul1dd φ Y 2 π 2 π < Y 2 π + 1 2 π
215 214 208 75 3brtr3d φ Y < E
216 68 80 3 210 215 eliood φ Y C E
217 fveq2 y = Y topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld y = topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld Y
218 217 eleq2d y = Y D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld y D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld Y
219 218 rspccva y C E D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld y Y C E D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld Y
220 199 216 219 syl2anc φ D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld Y
221 178 a1i φ TopOpen fld Top
222 1 dirkerf N D N :
223 2 222 syl φ D N :
224 223 29 fssresd φ D N C E : C E
225 ax-resscn
226 225 a1i φ
227 retop topGen ran . Top
228 uniretop = topGen ran .
229 228 restuni topGen ran . Top C E C E = topGen ran . 𝑡 C E
230 227 28 229 mp2an C E = topGen ran . 𝑡 C E
231 230 183 cnprest2 TopOpen fld Top D N C E : C E D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld Y D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld 𝑡 Y
232 221 224 226 231 syl3anc φ D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld Y D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld 𝑡 Y
233 220 232 mpbid φ D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld 𝑡 Y
234 176 eqcomi TopOpen fld 𝑡 = topGen ran .
235 234 a1i φ TopOpen fld 𝑡 = topGen ran .
236 235 oveq2d φ topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld 𝑡 = topGen ran . 𝑡 C E CnP topGen ran .
237 236 fveq1d φ topGen ran . 𝑡 C E CnP TopOpen fld 𝑡 Y = topGen ran . 𝑡 C E CnP topGen ran . Y
238 233 237 eleqtrd φ D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP topGen ran . Y
239 227 a1i φ topGen ran . Top
240 iooretop C E topGen ran .
241 228 isopn3 topGen ran . Top C E C E topGen ran . int topGen ran . C E = C E
242 240 241 mpbii topGen ran . Top C E int topGen ran . C E = C E
243 239 29 242 syl2anc φ int topGen ran . C E = C E
244 243 eqcomd φ C E = int topGen ran . C E
245 216 244 eleqtrd φ Y int topGen ran . C E
246 228 228 cnprest topGen ran . Top C E Y int topGen ran . C E D N : D N topGen ran . CnP topGen ran . Y D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP topGen ran . Y
247 239 29 245 223 246 syl22anc φ D N topGen ran . CnP topGen ran . Y D N C E topGen ran . 𝑡 C E CnP topGen ran . Y
248 238 247 mpbird φ D N topGen ran . CnP topGen ran . Y