Metamath Proof Explorer


Theorem fourierdlem26

Description: Periodic image of a point Y that's in the period that begins with the point X . (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem26.1 ⊢ φ → A ∈ ℝ
fourierdlem26.2 ⊢ φ → B ∈ ℝ
fourierdlem26.3 ⊢ φ → A < B
fourierdlem26.4 ⊢ T = B − A
fourierdlem26.5 ⊢ E = x ∈ ℝ ⟼ x + B − x T ⁢ T
fourierdlem26.6 ⊢ φ → X ∈ ℝ
fourierdlem26.7 ⊢ φ → E ⁡ X = B
fourierdlem26.8 ⊢ φ → Y ∈ X X + T
Assertion fourierdlem26 ⊢ φ → E ⁡ Y = A + Y - X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem26.1 ⊢ φ → A ∈ ℝ
2 fourierdlem26.2 ⊢ φ → B ∈ ℝ
3 fourierdlem26.3 ⊢ φ → A < B
4 fourierdlem26.4 ⊢ T = B − A
5 fourierdlem26.5 ⊢ E = x ∈ ℝ ⟼ x + B − x T ⁢ T
6 fourierdlem26.6 ⊢ φ → X ∈ ℝ
7 fourierdlem26.7 ⊢ φ → E ⁡ X = B
8 fourierdlem26.8 ⊢ φ → Y ∈ X X + T
9 5 a1i ⊢ φ → E = x ∈ ℝ ⟼ x + B − x T ⁢ T
10 simpr ⊢ φ ∧ x = Y → x = Y
11 10 oveq2d ⊢ φ ∧ x = Y → B − x = B − Y
12 11 oveq1d ⊢ φ ∧ x = Y → B − x T = B − Y T
13 12 fveq2d ⊢ φ ∧ x = Y → B − x T = B − Y T
14 13 oveq1d ⊢ φ ∧ x = Y → B − x T ⁢ T = B − Y T ⁢ T
15 10 14 oveq12d ⊢ φ ∧ x = Y → x + B − x T ⁢ T = Y + B − Y T ⁢ T
16 6 rexrd ⊢ φ → X ∈ ℝ *
17 2 1 resubcld ⊢ φ → B − A ∈ ℝ
18 4 17 eqeltrid ⊢ φ → T ∈ ℝ
19 6 18 readdcld ⊢ φ → X + T ∈ ℝ
20 elioc2 ⊢ X ∈ ℝ * ∧ X + T ∈ ℝ → Y ∈ X X + T ↔ Y ∈ ℝ ∧ X < Y ∧ Y ≤ X + T
21 16 19 20 syl2anc ⊢ φ → Y ∈ X X + T ↔ Y ∈ ℝ ∧ X < Y ∧ Y ≤ X + T
22 8 21 mpbid ⊢ φ → Y ∈ ℝ ∧ X < Y ∧ Y ≤ X + T
23 22 simp1d ⊢ φ → Y ∈ ℝ
24 2 23 resubcld ⊢ φ → B − Y ∈ ℝ
25 1 2 posdifd ⊢ φ → A < B ↔ 0 < B − A
26 3 25 mpbid ⊢ φ → 0 < B − A
27 26 4 breqtrrdi ⊢ φ → 0 < T
28 27 gt0ne0d ⊢ φ → T ≠ 0
29 24 18 28 redivcld ⊢ φ → B − Y T ∈ ℝ
30 29 flcld ⊢ φ → B − Y T ∈ ℤ
31 30 zred ⊢ φ → B − Y T ∈ ℝ
32 31 18 remulcld ⊢ φ → B − Y T ⁢ T ∈ ℝ
33 23 32 readdcld ⊢ φ → Y + B − Y T ⁢ T ∈ ℝ
34 9 15 23 33 fvmptd ⊢ φ → E ⁡ Y = Y + B − Y T ⁢ T
35 6 recnd ⊢ φ → X ∈ ℂ
36 23 recnd ⊢ φ → Y ∈ ℂ
37 35 36 pncan3d ⊢ φ → X + Y - X = Y
38 37 eqcomd ⊢ φ → Y = X + Y - X
39 38 oveq2d ⊢ φ → B − Y = B − X + Y - X
40 2 recnd ⊢ φ → B ∈ ℂ
41 36 35 subcld ⊢ φ → Y − X ∈ ℂ
42 40 35 41 subsub4d ⊢ φ → B - X - Y − X = B − X + Y - X
43 39 42 eqtr4d ⊢ φ → B − Y = B - X - Y − X
44 43 oveq1d ⊢ φ → B − Y T = B - X - Y − X T
45 2 6 resubcld ⊢ φ → B − X ∈ ℝ
46 45 recnd ⊢ φ → B − X ∈ ℂ
47 18 recnd ⊢ φ → T ∈ ℂ
48 46 41 47 28 divsubdird ⊢ φ → B - X - Y − X T = B − X T − Y − X T
49 41 47 28 divnegd ⊢ φ → − Y − X T = − Y − X T
50 36 35 negsubdi2d ⊢ φ → − Y − X = X − Y
51 50 oveq1d ⊢ φ → − Y − X T = X − Y T
52 49 51 eqtrd ⊢ φ → − Y − X T = X − Y T
53 52 oveq2d ⊢ φ → B − X T + − Y − X T = B − X T + X − Y T
54 45 18 28 redivcld ⊢ φ → B − X T ∈ ℝ
55 54 recnd ⊢ φ → B − X T ∈ ℂ
56 41 47 28 divcld ⊢ φ → Y − X T ∈ ℂ
57 55 56 negsubd ⊢ φ → B − X T + − Y − X T = B − X T − Y − X T
58 1cnd ⊢ φ → 1 ∈ ℂ
59 55 58 npcand ⊢ φ → B − X T - 1 + 1 = B − X T
60 59 eqcomd ⊢ φ → B − X T = B − X T - 1 + 1
61 60 oveq1d ⊢ φ → B − X T + X − Y T = B − X T − 1 + 1 + X − Y T
62 55 58 subcld ⊢ φ → B − X T − 1 ∈ ℂ
63 35 36 subcld ⊢ φ → X − Y ∈ ℂ
64 63 47 28 divcld ⊢ φ → X − Y T ∈ ℂ
65 62 58 64 addassd ⊢ φ → B − X T − 1 + 1 + X − Y T = B − X T − 1 + 1 + X − Y T
66 61 65 eqtrd ⊢ φ → B − X T + X − Y T = B − X T − 1 + 1 + X − Y T
67 53 57 66 3eqtr3d ⊢ φ → B − X T − Y − X T = B − X T − 1 + 1 + X − Y T
68 44 48 67 3eqtrd ⊢ φ → B − Y T = B − X T − 1 + 1 + X − Y T
69 68 fveq2d ⊢ φ → B − Y T = B − X T − 1 + 1 + X − Y T
70 6 23 resubcld ⊢ φ → X − Y ∈ ℝ
71 18 70 readdcld ⊢ φ → T + X - Y ∈ ℝ
72 18 27 elrpd ⊢ φ → T ∈ ℝ +
73 35 47 addcomd ⊢ φ → X + T = T + X
74 73 oveq2d ⊢ φ → X X + T = X T + X
75 8 74 eleqtrd ⊢ φ → Y ∈ X T + X
76 18 6 readdcld ⊢ φ → T + X ∈ ℝ
77 elioc2 ⊢ X ∈ ℝ * ∧ T + X ∈ ℝ → Y ∈ X T + X ↔ Y ∈ ℝ ∧ X < Y ∧ Y ≤ T + X
78 16 76 77 syl2anc ⊢ φ → Y ∈ X T + X ↔ Y ∈ ℝ ∧ X < Y ∧ Y ≤ T + X
79 75 78 mpbid ⊢ φ → Y ∈ ℝ ∧ X < Y ∧ Y ≤ T + X
80 79 simp3d ⊢ φ → Y ≤ T + X
81 23 6 18 lesubaddd ⊢ φ → Y − X ≤ T ↔ Y ≤ T + X
82 80 81 mpbird ⊢ φ → Y − X ≤ T
83 23 6 resubcld ⊢ φ → Y − X ∈ ℝ
84 18 83 subge0d ⊢ φ → 0 ≤ T − Y − X ↔ Y − X ≤ T
85 82 84 mpbird ⊢ φ → 0 ≤ T − Y − X
86 47 36 35 subsub2d ⊢ φ → T − Y − X = T + X - Y
87 85 86 breqtrd ⊢ φ → 0 ≤ T + X - Y
88 71 72 87 divge0d ⊢ φ → 0 ≤ T + X - Y T
89 47 63 47 28 divdird ⊢ φ → T + X - Y T = T T + X − Y T
90 47 28 dividd ⊢ φ → T T = 1
91 90 eqcomd ⊢ φ → 1 = T T
92 91 oveq1d ⊢ φ → 1 + X − Y T = T T + X − Y T
93 89 92 eqtr4d ⊢ φ → T + X - Y T = 1 + X − Y T
94 88 93 breqtrd ⊢ φ → 0 ≤ 1 + X − Y T
95 22 simp2d ⊢ φ → X < Y
96 6 23 sublt0d ⊢ φ → X − Y < 0 ↔ X < Y
97 95 96 mpbird ⊢ φ → X − Y < 0
98 70 72 97 divlt0gt0d ⊢ φ → X − Y T < 0
99 70 18 28 redivcld ⊢ φ → X − Y T ∈ ℝ
100 1red ⊢ φ → 1 ∈ ℝ
101 ltaddneg ⊢ X − Y T ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ → X − Y T < 0 ↔ 1 + X − Y T < 1
102 99 100 101 syl2anc ⊢ φ → X − Y T < 0 ↔ 1 + X − Y T < 1
103 98 102 mpbid ⊢ φ → 1 + X − Y T < 1
104 54 flcld ⊢ φ → B − X T ∈ ℤ
105 104 zcnd ⊢ φ → B − X T ∈ ℂ
106 105 47 mulcld ⊢ φ → B − X T ⁢ T ∈ ℂ
107 35 106 pncan2d ⊢ φ → X + B − X T ⁢ T - X = B − X T ⁢ T
108 107 eqcomd ⊢ φ → B − X T ⁢ T = X + B − X T ⁢ T - X
109 108 oveq1d ⊢ φ → B − X T ⁢ T T = X + B − X T ⁢ T - X T
110 105 47 28 divcan4d ⊢ φ → B − X T ⁢ T T = B − X T
111 id ⊢ x = X → x = X
112 oveq2 ⊢ x = X → B − x = B − X
113 112 oveq1d ⊢ x = X → B − x T = B − X T
114 113 fveq2d ⊢ x = X → B − x T = B − X T
115 114 oveq1d ⊢ x = X → B − x T ⁢ T = B − X T ⁢ T
116 111 115 oveq12d ⊢ x = X → x + B − x T ⁢ T = X + B − X T ⁢ T
117 116 adantl ⊢ φ ∧ x = X → x + B − x T ⁢ T = X + B − X T ⁢ T
118 reflcl ⊢ B − X T ∈ ℝ → B − X T ∈ ℝ
119 54 118 syl ⊢ φ → B − X T ∈ ℝ
120 119 18 remulcld ⊢ φ → B − X T ⁢ T ∈ ℝ
121 6 120 readdcld ⊢ φ → X + B − X T ⁢ T ∈ ℝ
122 9 117 6 121 fvmptd ⊢ φ → E ⁡ X = X + B − X T ⁢ T
123 122 eqcomd ⊢ φ → X + B − X T ⁢ T = E ⁡ X
124 123 oveq1d ⊢ φ → X + B − X T ⁢ T - X = E ⁡ X − X
125 124 oveq1d ⊢ φ → X + B − X T ⁢ T - X T = E ⁡ X − X T
126 7 oveq1d ⊢ φ → E ⁡ X − X = B − X
127 126 oveq1d ⊢ φ → E ⁡ X − X T = B − X T
128 125 127 eqtrd ⊢ φ → X + B − X T ⁢ T - X T = B − X T
129 109 110 128 3eqtr3d ⊢ φ → B − X T = B − X T
130 129 104 eqeltrrd ⊢ φ → B − X T ∈ ℤ
131 1zzd ⊢ φ → 1 ∈ ℤ
132 130 131 zsubcld ⊢ φ → B − X T − 1 ∈ ℤ
133 100 99 readdcld ⊢ φ → 1 + X − Y T ∈ ℝ
134 flbi2 ⊢ B − X T − 1 ∈ ℤ ∧ 1 + X − Y T ∈ ℝ → B − X T − 1 + 1 + X − Y T = B − X T − 1 ↔ 0 ≤ 1 + X − Y T ∧ 1 + X − Y T < 1
135 132 133 134 syl2anc ⊢ φ → B − X T − 1 + 1 + X − Y T = B − X T − 1 ↔ 0 ≤ 1 + X − Y T ∧ 1 + X − Y T < 1
136 94 103 135 mpbir2and ⊢ φ → B − X T − 1 + 1 + X − Y T = B − X T − 1
137 129 eqcomd ⊢ φ → B − X T = B − X T
138 137 oveq1d ⊢ φ → B − X T − 1 = B − X T − 1
139 69 136 138 3eqtrd ⊢ φ → B − Y T = B − X T − 1
140 139 oveq1d ⊢ φ → B − Y T ⁢ T = B − X T − 1 ⁢ T
141 140 oveq2d ⊢ φ → Y + B − Y T ⁢ T = Y + B − X T − 1 ⁢ T
142 38 oveq1d ⊢ φ → Y + B − X T − 1 ⁢ T = X + Y − X + B − X T − 1 ⁢ T
143 105 58 47 subdird ⊢ φ → B − X T − 1 ⁢ T = B − X T ⁢ T − 1 ⁢ T
144 143 oveq2d ⊢ φ → X + Y − X + B − X T − 1 ⁢ T = X + Y − X + B − X T ⁢ T − 1 ⁢ T
145 35 41 addcld ⊢ φ → X + Y - X ∈ ℂ
146 58 47 mulcld ⊢ φ → 1 ⁢ T ∈ ℂ
147 145 106 146 addsubassd ⊢ φ → X + Y - X + B − X T ⁢ T - 1 ⁢ T = X + Y − X + B − X T ⁢ T − 1 ⁢ T
148 147 eqcomd ⊢ φ → X + Y − X + B − X T ⁢ T − 1 ⁢ T = X + Y - X + B − X T ⁢ T - 1 ⁢ T
149 35 41 106 add32d ⊢ φ → X + Y − X + B − X T ⁢ T = X + B − X T ⁢ T + Y − X
150 149 oveq1d ⊢ φ → X + Y - X + B − X T ⁢ T - 1 ⁢ T = X + B − X T ⁢ T + Y − X - 1 ⁢ T
151 123 oveq1d ⊢ φ → X + B − X T ⁢ T + Y − X = E ⁡ X + Y - X
152 47 mullidd ⊢ φ → 1 ⁢ T = T
153 151 152 oveq12d ⊢ φ → X + B − X T ⁢ T + Y − X - 1 ⁢ T = E ⁡ X + Y − X - T
154 7 2 eqeltrd ⊢ φ → E ⁡ X ∈ ℝ
155 154 recnd ⊢ φ → E ⁡ X ∈ ℂ
156 155 41 47 addsubd ⊢ φ → E ⁡ X + Y − X - T = E ⁡ X − T + Y - X
157 7 oveq1d ⊢ φ → E ⁡ X − T = B − T
158 4 a1i ⊢ φ → T = B − A
159 158 oveq2d ⊢ φ → B − T = B − B − A
160 1 recnd ⊢ φ → A ∈ ℂ
161 40 160 nncand ⊢ φ → B − B − A = A
162 157 159 161 3eqtrd ⊢ φ → E ⁡ X − T = A
163 162 oveq1d ⊢ φ → E ⁡ X − T + Y - X = A + Y - X
164 156 163 eqtrd ⊢ φ → E ⁡ X + Y − X - T = A + Y - X
165 150 153 164 3eqtrd ⊢ φ → X + Y - X + B − X T ⁢ T - 1 ⁢ T = A + Y - X
166 144 148 165 3eqtrd ⊢ φ → X + Y − X + B − X T − 1 ⁢ T = A + Y - X
167 142 166 eqtrd ⊢ φ → Y + B − X T − 1 ⁢ T = A + Y - X
168 34 141 167 3eqtrd ⊢ φ → E ⁡ Y = A + Y - X