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Theorem fourierdlem39

Description: Integration by parts of S. ( A (,) B ) ( ( Fx ) x. ( sin( R x. x ) ) ) _d x (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem39.a φ A
fourierdlem39.b φ B
fourierdlem39.aleb φ A B
fourierdlem39.f φ F : A B cn
fourierdlem39.g G = D F
fourierdlem39.gcn φ G : A B cn
fourierdlem39.gbd φ y x A B G x y
fourierdlem39.r φ R +
Assertion fourierdlem39 φ A B F x sin R x dx = F B cos R B R - F A cos R A R - A B G x cos R x R dx

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem39.a φ A
2 fourierdlem39.b φ B
3 fourierdlem39.aleb φ A B
4 fourierdlem39.f φ F : A B cn
5 fourierdlem39.g G = D F
6 fourierdlem39.gcn φ G : A B cn
7 fourierdlem39.gbd φ y x A B G x y
8 fourierdlem39.r φ R +
9 cncff F : A B cn F : A B
10 4 9 syl φ F : A B
11 10 feqmptd φ F = x A B F x
12 11 eqcomd φ x A B F x = F
13 12 4 eqeltrd φ x A B F x : A B cn
14 coscn cos : cn
15 14 a1i φ cos : cn
16 1 2 iccssred φ A B
17 ax-resscn
18 16 17 sstrdi φ A B
19 8 rpred φ R
20 19 recnd φ R
21 ssid
22 21 a1i φ
23 18 20 22 constcncfg φ x A B R : A B cn
24 18 22 idcncfg φ x A B x : A B cn
25 23 24 mulcncf φ x A B R x : A B cn
26 15 25 cncfmpt1f φ x A B cos R x : A B cn
27 8 rpcnne0d φ R R 0
28 eldifsn R 0 R R 0
29 27 28 sylibr φ R 0
30 difssd φ 0
31 18 29 30 constcncfg φ x A B R : A B cn 0
32 26 31 divcncf φ x A B cos R x R : A B cn
33 32 negcncfg φ x A B cos R x R : A B cn
34 cncff G : A B cn G : A B
35 6 34 syl φ G : A B
36 35 feqmptd φ G = x A B G x
37 36 eqcomd φ x A B G x = G
38 37 6 eqeltrd φ x A B G x : A B cn
39 sincn sin : cn
40 39 a1i φ sin : cn
41 ioosscn A B
42 41 a1i φ A B
43 42 20 22 constcncfg φ x A B R : A B cn
44 42 22 idcncfg φ x A B x : A B cn
45 43 44 mulcncf φ x A B R x : A B cn
46 40 45 cncfmpt1f φ x A B sin R x : A B cn
47 ioombl A B dom vol
48 47 a1i φ A B dom vol
49 volioo A B A B vol A B = B A
50 1 2 3 49 syl3anc φ vol A B = B A
51 2 1 resubcld φ B A
52 50 51 eqeltrd φ vol A B
53 eqid x A B F x = x A B F x
54 ioossicc A B A B
55 54 a1i φ A B A B
56 10 adantr φ x A B F : A B
57 55 sselda φ x A B x A B
58 56 57 ffvelrnd φ x A B F x
59 53 13 55 22 58 cncfmptssg φ x A B F x : A B cn
60 59 46 mulcncf φ x A B F x sin R x : A B cn
61 cniccbdd A B F : A B cn y z A B F z y
62 1 2 4 61 syl3anc φ y z A B F z y
63 nfra1 z z A B F z y
64 54 sseli z A B z A B
65 rspa z A B F z y z A B F z y
66 64 65 sylan2 z A B F z y z A B F z y
67 66 ex z A B F z y z A B F z y
68 63 67 ralrimi z A B F z y z A B F z y
69 68 a1i φ y z A B F z y z A B F z y
70 69 reximdva φ y z A B F z y y z A B F z y
71 62 70 mpd φ y z A B F z y
72 nfv z φ y
73 nfra1 z z A B F z y
74 72 73 nfan z φ y z A B F z y
75 simpll φ y z A B F z y z dom x A B F x sin R x φ y
76 simpr φ z dom x A B F x sin R x z dom x A B F x sin R x
77 19 adantr φ x A B R
78 elioore x A B x
79 78 adantl φ x A B x
80 77 79 remulcld φ x A B R x
81 80 resincld φ x A B sin R x
82 81 recnd φ x A B sin R x
83 58 82 mulcld φ x A B F x sin R x
84 83 ralrimiva φ x A B F x sin R x
85 dmmptg x A B F x sin R x dom x A B F x sin R x = A B
86 84 85 syl φ dom x A B F x sin R x = A B
87 86 adantr φ z dom x A B F x sin R x dom x A B F x sin R x = A B
88 76 87 eleqtrd φ z dom x A B F x sin R x z A B
89 88 ad4ant14 φ y z A B F z y z dom x A B F x sin R x z A B
90 simplr φ z A B F z y z dom x A B F x sin R x z A B F z y
91 88 adantlr φ z A B F z y z dom x A B F x sin R x z A B
92 rspa z A B F z y z A B F z y
93 90 91 92 syl2anc φ z A B F z y z dom x A B F x sin R x F z y
94 93 adantllr φ y z A B F z y z dom x A B F x sin R x F z y
95 eqidd φ z A B x A B F x sin R x = x A B F x sin R x
96 fveq2 x = z F x = F z
97 oveq2 x = z R x = R z
98 97 fveq2d x = z sin R x = sin R z
99 96 98 oveq12d x = z F x sin R x = F z sin R z
100 99 adantl φ z A B x = z F x sin R x = F z sin R z
101 simpr φ z A B z A B
102 10 adantr φ z A B F : A B
103 54 101 sseldi φ z A B z A B
104 102 103 ffvelrnd φ z A B F z
105 20 adantr φ z A B R
106 41 101 sseldi φ z A B z
107 105 106 mulcld φ z A B R z
108 107 sincld φ z A B sin R z
109 104 108 mulcld φ z A B F z sin R z
110 95 100 101 109 fvmptd φ z A B x A B F x sin R x z = F z sin R z
111 110 fveq2d φ z A B x A B F x sin R x z = F z sin R z
112 104 108 absmuld φ z A B F z sin R z = F z sin R z
113 111 112 eqtrd φ z A B x A B F x sin R x z = F z sin R z
114 113 adantlr φ y z A B x A B F x sin R x z = F z sin R z
115 114 adantr φ y z A B F z y x A B F x sin R x z = F z sin R z
116 simplll φ y z A B F z y φ
117 simplr φ y z A B F z y z A B
118 116 117 104 syl2anc φ y z A B F z y F z
119 118 abscld φ y z A B F z y F z
120 20 ad3antrrr φ y z A B F z y R
121 41 117 sseldi φ y z A B F z y z
122 120 121 mulcld φ y z A B F z y R z
123 122 sincld φ y z A B F z y sin R z
124 123 abscld φ y z A B F z y sin R z
125 119 124 remulcld φ y z A B F z y F z sin R z
126 1red φ y z A B F z y 1
127 119 126 remulcld φ y z A B F z y F z 1
128 simpllr φ y z A B F z y y
129 128 126 remulcld φ y z A B F z y y 1
130 108 abscld φ z A B sin R z
131 1red φ z A B 1
132 104 abscld φ z A B F z
133 104 absge0d φ z A B 0 F z
134 19 adantr φ z A B R
135 elioore z A B z
136 135 adantl φ z A B z
137 134 136 remulcld φ z A B R z
138 abssinbd R z sin R z 1
139 137 138 syl φ z A B sin R z 1
140 130 131 132 133 139 lemul2ad φ z A B F z sin R z F z 1
141 140 adantlr φ y z A B F z sin R z F z 1
142 141 adantr φ y z A B F z y F z sin R z F z 1
143 0le1 0 1
144 143 a1i φ y z A B F z y 0 1
145 simpr φ y z A B F z y F z y
146 119 128 126 144 145 lemul1ad φ y z A B F z y F z 1 y 1
147 125 127 129 142 146 letrd φ y z A B F z y F z sin R z y 1
148 115 147 eqbrtrd φ y z A B F z y x A B F x sin R x z y 1
149 128 recnd φ y z A B F z y y
150 149 mulid1d φ y z A B F z y y 1 = y
151 148 150 breqtrd φ y z A B F z y x A B F x sin R x z y
152 75 89 94 151 syl21anc φ y z A B F z y z dom x A B F x sin R x x A B F x sin R x z y
153 152 ex φ y z A B F z y z dom x A B F x sin R x x A B F x sin R x z y
154 74 153 ralrimi φ y z A B F z y z dom x A B F x sin R x x A B F x sin R x z y
155 154 ex φ y z A B F z y z dom x A B F x sin R x x A B F x sin R x z y
156 155 reximdva φ y z A B F z y y z dom x A B F x sin R x x A B F x sin R x z y
157 71 156 mpd φ y z dom x A B F x sin R x x A B F x sin R x z y
158 48 52 60 157 cnbdibl φ x A B F x sin R x 𝐿 1
159 15 45 cncfmpt1f φ x A B cos R x : A B cn
160 42 29 30 constcncfg φ x A B R : A B cn 0
161 159 160 divcncf φ x A B cos R x R : A B cn
162 161 negcncfg φ x A B cos R x R : A B cn
163 38 162 mulcncf φ x A B G x cos R x R : A B cn
164 simpr φ y y
165 19 adantr φ y R
166 8 rpne0d φ R 0
167 166 adantr φ y R 0
168 164 165 167 redivcld φ y y R
169 168 adantr φ y x A B G x y y R
170 simpr φ z dom x A B G x cos R x R z dom x A B G x cos R x R
171 35 ffvelrnda φ x A B G x
172 20 adantr φ x A B R
173 78 recnd x A B x
174 173 adantl φ x A B x
175 172 174 mulcld φ x A B R x
176 175 coscld φ x A B cos R x
177 166 adantr φ x A B R 0
178 176 172 177 divcld φ x A B cos R x R
179 178 negcld φ x A B cos R x R
180 171 179 mulcld φ x A B G x cos R x R
181 180 ralrimiva φ x A B G x cos R x R
182 181 adantr φ z dom x A B G x cos R x R x A B G x cos R x R
183 dmmptg x A B G x cos R x R dom x A B G x cos R x R = A B
184 182 183 syl φ z dom x A B G x cos R x R dom x A B G x cos R x R = A B
185 170 184 eleqtrd φ z dom x A B G x cos R x R z A B
186 185 ad4ant14 φ y x A B G x y z dom x A B G x cos R x R z A B
187 eqidd φ z A B x A B G x cos R x R = x A B G x cos R x R
188 fveq2 x = z G x = G z
189 97 fveq2d x = z cos R x = cos R z
190 189 oveq1d x = z cos R x R = cos R z R
191 190 negeqd x = z cos R x R = cos R z R
192 188 191 oveq12d x = z G x cos R x R = G z cos R z R
193 192 adantl φ z A B x = z G x cos R x R = G z cos R z R
194 35 ffvelrnda φ z A B G z
195 107 coscld φ z A B cos R z
196 166 adantr φ z A B R 0
197 195 105 196 divcld φ z A B cos R z R
198 197 negcld φ z A B cos R z R
199 194 198 mulcld φ z A B G z cos R z R
200 187 193 101 199 fvmptd φ z A B x A B G x cos R x R z = G z cos R z R
201 200 fveq2d φ z A B x A B G x cos R x R z = G z cos R z R
202 201 ad4ant14 φ y x A B G x y z A B x A B G x cos R x R z = G z cos R z R
203 35 ad2antrr φ y x A B G x y G : A B
204 203 ffvelrnda φ y x A B G x y z A B G z
205 204 abscld φ y x A B G x y z A B G z
206 simpllr φ y x A B G x y z A B y
207 20 ad3antrrr φ y x A B G x y z A B R
208 106 ad4ant14 φ y x A B G x y z A B z
209 207 208 mulcld φ y x A B G x y z A B R z
210 209 coscld φ y x A B G x y z A B cos R z
211 166 ad3antrrr φ y x A B G x y z A B R 0
212 210 207 211 divcld φ y x A B G x y z A B cos R z R
213 212 negcld φ y x A B G x y z A B cos R z R
214 213 abscld φ y x A B G x y z A B cos R z R
215 8 rprecred φ 1 R
216 215 ad3antrrr φ y x A B G x y z A B 1 R
217 204 absge0d φ y x A B G x y z A B 0 G z
218 213 absge0d φ y x A B G x y z A B 0 cos R z R
219 188 fveq2d x = z G x = G z
220 219 breq1d x = z G x y G z y
221 220 rspccva x A B G x y z A B G z y
222 221 adantll φ y x A B G x y z A B G z y
223 197 absnegd φ z A B cos R z R = cos R z R
224 195 105 196 absdivd φ z A B cos R z R = cos R z R
225 8 rpge0d φ 0 R
226 19 225 absidd φ R = R
227 226 oveq2d φ cos R z R = cos R z R
228 227 adantr φ z A B cos R z R = cos R z R
229 223 224 228 3eqtrd φ z A B cos R z R = cos R z R
230 195 abscld φ z A B cos R z
231 8 adantr φ z A B R +
232 abscosbd R z cos R z 1
233 137 232 syl φ z A B cos R z 1
234 230 131 231 233 lediv1dd φ z A B cos R z R 1 R
235 229 234 eqbrtrd φ z A B cos R z R 1 R
236 235 ad4ant14 φ y x A B G x y z A B cos R z R 1 R
237 205 206 214 216 217 218 222 236 lemul12ad φ y x A B G x y z A B G z cos R z R y 1 R
238 194 198 absmuld φ z A B G z cos R z R = G z cos R z R
239 238 ad4ant14 φ y x A B G x y z A B G z cos R z R = G z cos R z R
240 206 recnd φ y x A B G x y z A B y
241 240 207 211 divrecd φ y x A B G x y z A B y R = y 1 R
242 237 239 241 3brtr4d φ y x A B G x y z A B G z cos R z R y R
243 202 242 eqbrtrd φ y x A B G x y z A B x A B G x cos R x R z y R
244 186 243 syldan φ y x A B G x y z dom x A B G x cos R x R x A B G x cos R x R z y R
245 244 ralrimiva φ y x A B G x y z dom x A B G x cos R x R x A B G x cos R x R z y R
246 breq2 w = y R x A B G x cos R x R z w x A B G x cos R x R z y R
247 246 ralbidv w = y R z dom x A B G x cos R x R x A B G x cos R x R z w z dom x A B G x cos R x R x A B G x cos R x R z y R
248 247 rspcev y R z dom x A B G x cos R x R x A B G x cos R x R z y R w z dom x A B G x cos R x R x A B G x cos R x R z w
249 169 245 248 syl2anc φ y x A B G x y w z dom x A B G x cos R x R x A B G x cos R x R z w
250 249 7 r19.29a φ w z dom x A B G x cos R x R x A B G x cos R x R z w
251 48 52 163 250 cnbdibl φ x A B G x cos R x R 𝐿 1
252 12 oveq2d φ dx A B F x d x = D F
253 5 eqcomi D F = G
254 253 a1i φ D F = G
255 252 254 36 3eqtrd φ dx A B F x d x = x A B G x
256 reelprrecn
257 256 a1i φ
258 20 adantr φ x R
259 recn x x
260 259 adantl φ x x
261 258 260 mulcld φ x R x
262 261 coscld φ x cos R x
263 166 adantr φ x R 0
264 262 258 263 divcld φ x cos R x R
265 264 negcld φ x cos R x R
266 19 adantr φ x R
267 simpr φ x x
268 266 267 remulcld φ x R x
269 268 resincld φ x sin R x
270 269 renegcld φ x sin R x
271 270 266 remulcld φ x sin R x R
272 271 266 263 redivcld φ x sin R x R R
273 272 renegcld φ x sin R x R R
274 recoscl y cos y
275 274 adantl φ y cos y
276 275 recnd φ y cos y
277 resincl y sin y
278 277 renegcld y sin y
279 278 adantl φ y sin y
280 1red φ x 1
281 257 dvmptid φ dx x d x = x 1
282 257 260 280 281 20 dvmptcmul φ dx R x d x = x R 1
283 258 mulid1d φ x R 1 = R
284 283 mpteq2dva φ x R 1 = x R
285 282 284 eqtrd φ dx R x d x = x R
286 dvcosre dy cos y d y = y sin y
287 286 a1i φ dy cos y d y = y sin y
288 fveq2 y = R x cos y = cos R x
289 fveq2 y = R x sin y = sin R x
290 289 negeqd y = R x sin y = sin R x
291 257 257 268 266 276 279 285 287 288 290 dvmptco φ dx cos R x d x = x sin R x R
292 257 262 271 291 20 166 dvmptdivc φ dx cos R x R d x = x sin R x R R
293 257 264 272 292 dvmptneg φ dx cos R x R d x = x sin R x R R
294 eqid TopOpen fld = TopOpen fld
295 294 tgioo2 topGen ran . = TopOpen fld 𝑡
296 iccntr A B int topGen ran . A B = A B
297 1 2 296 syl2anc φ int topGen ran . A B = A B
298 257 265 273 293 16 295 294 297 dvmptres2 φ dx A B cos R x R d x = x A B sin R x R R
299 82 172 mulneg1d φ x A B sin R x R = sin R x R
300 299 oveq1d φ x A B sin R x R R = sin R x R R
301 82 172 mulcld φ x A B sin R x R
302 301 172 177 divnegd φ x A B sin R x R R = sin R x R R
303 300 302 eqtr4d φ x A B sin R x R R = sin R x R R
304 303 negeqd φ x A B sin R x R R = sin R x R R
305 301 172 177 divcld φ x A B sin R x R R
306 305 negnegd φ x A B sin R x R R = sin R x R R
307 82 172 177 divcan4d φ x A B sin R x R R = sin R x
308 304 306 307 3eqtrd φ x A B sin R x R R = sin R x
309 308 mpteq2dva φ x A B sin R x R R = x A B sin R x
310 298 309 eqtrd φ dx A B cos R x R d x = x A B sin R x
311 fveq2 x = A F x = F A
312 oveq2 x = A R x = R A
313 312 fveq2d x = A cos R x = cos R A
314 313 oveq1d x = A cos R x R = cos R A R
315 314 negeqd x = A cos R x R = cos R A R
316 311 315 oveq12d x = A F x cos R x R = F A cos R A R
317 316 adantl φ x = A F x cos R x R = F A cos R A R
318 fveq2 x = B F x = F B
319 oveq2 x = B R x = R B
320 319 fveq2d x = B cos R x = cos R B
321 320 oveq1d x = B cos R x R = cos R B R
322 321 negeqd x = B cos R x R = cos R B R
323 318 322 oveq12d x = B F x cos R x R = F B cos R B R
324 323 adantl φ x = B F x cos R x R = F B cos R B R
325 1 2 3 13 33 38 46 158 251 255 310 317 324 itgparts φ A B F x sin R x dx = F B cos R B R - F A cos R A R - A B G x cos R x R dx