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Theorem fourierdlem41

Description: Lemma used to prove that every real is a limit point for the domain of the derivative of the periodic function to be approximated. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem41.a φ A
fourierdlem41.b φ B
fourierdlem41.altb φ A < B
fourierdlem41.t T = B A
fourierdlem41.dper φ x D k x + k T D
fourierdlem41.x φ X
fourierdlem41.z Z = x B x T T
fourierdlem41.e E = x x + Z x
fourierdlem41.p P = m p 0 m | p 0 = A p m = B i 0 ..^ m p i < p i + 1
fourierdlem41.m φ M
fourierdlem41.q φ Q P M
fourierdlem41.qssd φ i 0 ..^ M Q i Q i + 1 D
Assertion fourierdlem41 φ y y < X y X D y X < y X y D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem41.a φ A
2 fourierdlem41.b φ B
3 fourierdlem41.altb φ A < B
4 fourierdlem41.t T = B A
5 fourierdlem41.dper φ x D k x + k T D
6 fourierdlem41.x φ X
7 fourierdlem41.z Z = x B x T T
8 fourierdlem41.e E = x x + Z x
9 fourierdlem41.p P = m p 0 m | p 0 = A p m = B i 0 ..^ m p i < p i + 1
10 fourierdlem41.m φ M
11 fourierdlem41.q φ Q P M
12 fourierdlem41.qssd φ i 0 ..^ M Q i Q i + 1 D
13 simpr φ E X ran Q E X ran Q
14 9 fourierdlem2 M Q P M Q 0 M Q 0 = A Q M = B i 0 ..^ M Q i < Q i + 1
15 10 14 syl φ Q P M Q 0 M Q 0 = A Q M = B i 0 ..^ M Q i < Q i + 1
16 11 15 mpbid φ Q 0 M Q 0 = A Q M = B i 0 ..^ M Q i < Q i + 1
17 16 simpld φ Q 0 M
18 elmapi Q 0 M Q : 0 M
19 ffn Q : 0 M Q Fn 0 M
20 17 18 19 3syl φ Q Fn 0 M
21 20 adantr φ E X ran Q Q Fn 0 M
22 fvelrnb Q Fn 0 M E X ran Q j 0 M Q j = E X
23 21 22 syl φ E X ran Q E X ran Q j 0 M Q j = E X
24 13 23 mpbid φ E X ran Q j 0 M Q j = E X
25 0zd φ j 0 M Q j = E X 0
26 elfzelz j 0 M j
27 26 3ad2ant2 φ j 0 M Q j = E X j
28 1zzd φ j 0 M Q j = E X 1
29 27 28 zsubcld φ j 0 M Q j = E X j 1
30 simpll φ j 0 M ¬ 0 < j φ
31 elfzle1 j 0 M 0 j
32 31 anim1i j 0 M ¬ 0 < j 0 j ¬ 0 < j
33 0red j 0 M ¬ 0 < j 0
34 26 zred j 0 M j
35 34 adantr j 0 M ¬ 0 < j j
36 33 35 eqleltd j 0 M ¬ 0 < j 0 = j 0 j ¬ 0 < j
37 32 36 mpbird j 0 M ¬ 0 < j 0 = j
38 37 eqcomd j 0 M ¬ 0 < j j = 0
39 38 adantll φ j 0 M ¬ 0 < j j = 0
40 fveq2 j = 0 Q j = Q 0
41 16 simprld φ Q 0 = A Q M = B
42 41 simpld φ Q 0 = A
43 40 42 sylan9eqr φ j = 0 Q j = A
44 30 39 43 syl2anc φ j 0 M ¬ 0 < j Q j = A
45 44 3adantl3 φ j 0 M Q j = E X ¬ 0 < j Q j = A
46 simpr φ Q j = E X Q j = E X
47 1 rexrd φ A *
48 2 rexrd φ B *
49 eqid x x + B x T T = x x + B x T T
50 1 2 3 4 49 fourierdlem4 φ x x + B x T T : A B
51 8 a1i φ E = x x + Z x
52 simpr φ x x
53 2 adantr φ x B
54 53 52 resubcld φ x B x
55 2 1 resubcld φ B A
56 4 55 eqeltrid φ T
57 56 adantr φ x T
58 0red φ 0
59 1 2 posdifd φ A < B 0 < B A
60 3 59 mpbid φ 0 < B A
61 4 eqcomi B A = T
62 61 a1i φ B A = T
63 60 62 breqtrd φ 0 < T
64 58 63 gtned φ T 0
65 64 adantr φ x T 0
66 54 57 65 redivcld φ x B x T
67 66 flcld φ x B x T
68 67 zred φ x B x T
69 68 57 remulcld φ x B x T T
70 7 fvmpt2 x B x T T Z x = B x T T
71 52 69 70 syl2anc φ x Z x = B x T T
72 71 oveq2d φ x x + Z x = x + B x T T
73 72 mpteq2dva φ x x + Z x = x x + B x T T
74 51 73 eqtrd φ E = x x + B x T T
75 74 feq1d φ E : A B x x + B x T T : A B
76 50 75 mpbird φ E : A B
77 76 6 ffvelrnd φ E X A B
78 iocgtlb A * B * E X A B A < E X
79 47 48 77 78 syl3anc φ A < E X
80 1 79 gtned φ E X A
81 80 adantr φ Q j = E X E X A
82 46 81 eqnetrd φ Q j = E X Q j A
83 82 adantr φ Q j = E X ¬ 0 < j Q j A
84 83 3adantl2 φ j 0 M Q j = E X ¬ 0 < j Q j A
85 84 neneqd φ j 0 M Q j = E X ¬ 0 < j ¬ Q j = A
86 45 85 condan φ j 0 M Q j = E X 0 < j
87 zltlem1 0 j 0 < j 0 j 1
88 25 27 87 syl2anc φ j 0 M Q j = E X 0 < j 0 j 1
89 86 88 mpbid φ j 0 M Q j = E X 0 j 1
90 eluz2 j 1 0 0 j 1 0 j 1
91 25 29 89 90 syl3anbrc φ j 0 M Q j = E X j 1 0
92 elfzel2 j 0 M M
93 92 3ad2ant2 φ j 0 M Q j = E X M
94 1red j 0 M 1
95 34 94 resubcld j 0 M j 1
96 92 zred j 0 M M
97 34 ltm1d j 0 M j 1 < j
98 elfzle2 j 0 M j M
99 95 34 96 97 98 ltletrd j 0 M j 1 < M
100 99 3ad2ant2 φ j 0 M Q j = E X j 1 < M
101 elfzo2 j 1 0 ..^ M j 1 0 M j 1 < M
102 91 93 100 101 syl3anbrc φ j 0 M Q j = E X j 1 0 ..^ M
103 17 18 syl φ Q : 0 M
104 103 3ad2ant1 φ j 0 M Q j = E X Q : 0 M
105 25 93 29 3jca φ j 0 M Q j = E X 0 M j 1
106 95 96 99 ltled j 0 M j 1 M
107 106 3ad2ant2 φ j 0 M Q j = E X j 1 M
108 105 89 107 jca32 φ j 0 M Q j = E X 0 M j 1 0 j 1 j 1 M
109 elfz2 j 1 0 M 0 M j 1 0 j 1 j 1 M
110 108 109 sylibr φ j 0 M Q j = E X j 1 0 M
111 104 110 ffvelrnd φ j 0 M Q j = E X Q j 1
112 111 rexrd φ j 0 M Q j = E X Q j 1 *
113 34 recnd j 0 M j
114 1cnd j 0 M 1
115 113 114 npcand j 0 M j - 1 + 1 = j
116 115 fveq2d j 0 M Q j - 1 + 1 = Q j
117 116 adantl φ j 0 M Q j - 1 + 1 = Q j
118 103 ffvelrnda φ j 0 M Q j
119 118 rexrd φ j 0 M Q j *
120 117 119 eqeltrd φ j 0 M Q j - 1 + 1 *
121 120 3adant3 φ j 0 M Q j = E X Q j - 1 + 1 *
122 id x = X x = X
123 fveq2 x = X Z x = Z X
124 122 123 oveq12d x = X x + Z x = X + Z X
125 124 adantl φ x = X x + Z x = X + Z X
126 7 a1i φ Z = x B x T T
127 oveq2 x = X B x = B X
128 127 oveq1d x = X B x T = B X T
129 128 fveq2d x = X B x T = B X T
130 129 oveq1d x = X B x T T = B X T T
131 130 adantl φ x = X B x T T = B X T T
132 2 6 resubcld φ B X
133 132 56 64 redivcld φ B X T
134 133 flcld φ B X T
135 134 zred φ B X T
136 135 56 remulcld φ B X T T
137 126 131 6 136 fvmptd φ Z X = B X T T
138 137 136 eqeltrd φ Z X
139 6 138 readdcld φ X + Z X
140 51 125 6 139 fvmptd φ E X = X + Z X
141 140 139 eqeltrd φ E X
142 141 rexrd φ E X *
143 142 3ad2ant1 φ j 0 M Q j = E X E X *
144 simp1 φ j 0 M Q j = E X φ
145 ovex j 1 V
146 eleq1 i = j 1 i 0 ..^ M j 1 0 ..^ M
147 146 anbi2d i = j 1 φ i 0 ..^ M φ j 1 0 ..^ M
148 fveq2 i = j 1 Q i = Q j 1
149 oveq1 i = j 1 i + 1 = j - 1 + 1
150 149 fveq2d i = j 1 Q i + 1 = Q j - 1 + 1
151 148 150 breq12d i = j 1 Q i < Q i + 1 Q j 1 < Q j - 1 + 1
152 147 151 imbi12d i = j 1 φ i 0 ..^ M Q i < Q i + 1 φ j 1 0 ..^ M Q j 1 < Q j - 1 + 1
153 16 simprrd φ i 0 ..^ M Q i < Q i + 1
154 153 r19.21bi φ i 0 ..^ M Q i < Q i + 1
155 145 152 154 vtocl φ j 1 0 ..^ M Q j 1 < Q j - 1 + 1
156 144 102 155 syl2anc φ j 0 M Q j = E X Q j 1 < Q j - 1 + 1
157 116 3ad2ant2 φ j 0 M Q j = E X Q j - 1 + 1 = Q j
158 156 157 breqtrd φ j 0 M Q j = E X Q j 1 < Q j
159 simp3 φ j 0 M Q j = E X Q j = E X
160 158 159 breqtrd φ j 0 M Q j = E X Q j 1 < E X
161 141 leidd φ E X E X
162 161 adantr φ Q j = E X E X E X
163 46 eqcomd φ Q j = E X E X = Q j
164 162 163 breqtrd φ Q j = E X E X Q j
165 164 3adant2 φ j 0 M Q j = E X E X Q j
166 115 eqcomd j 0 M j = j - 1 + 1
167 166 fveq2d j 0 M Q j = Q j - 1 + 1
168 167 3ad2ant2 φ j 0 M Q j = E X Q j = Q j - 1 + 1
169 165 168 breqtrd φ j 0 M Q j = E X E X Q j - 1 + 1
170 112 121 143 160 169 eliocd φ j 0 M Q j = E X E X Q j 1 Q j - 1 + 1
171 148 150 oveq12d i = j 1 Q i Q i + 1 = Q j 1 Q j - 1 + 1
172 171 eleq2d i = j 1 E X Q i Q i + 1 E X Q j 1 Q j - 1 + 1
173 172 rspcev j 1 0 ..^ M E X Q j 1 Q j - 1 + 1 i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
174 102 170 173 syl2anc φ j 0 M Q j = E X i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
175 174 3exp φ j 0 M Q j = E X i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
176 175 adantr φ E X ran Q j 0 M Q j = E X i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
177 176 rexlimdv φ E X ran Q j 0 M Q j = E X i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
178 24 177 mpd φ E X ran Q i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
179 10 adantr φ ¬ E X ran Q M
180 103 adantr φ ¬ E X ran Q Q : 0 M
181 iocssicc Q 0 Q M Q 0 Q M
182 41 simprd φ Q M = B
183 42 182 oveq12d φ Q 0 Q M = A B
184 77 183 eleqtrrd φ E X Q 0 Q M
185 181 184 sseldi φ E X Q 0 Q M
186 185 adantr φ ¬ E X ran Q E X Q 0 Q M
187 simpr φ ¬ E X ran Q ¬ E X ran Q
188 fveq2 k = j Q k = Q j
189 188 breq1d k = j Q k < E X Q j < E X
190 189 cbvrabv k 0 ..^ M | Q k < E X = j 0 ..^ M | Q j < E X
191 190 supeq1i sup k 0 ..^ M | Q k < E X < = sup j 0 ..^ M | Q j < E X <
192 179 180 186 187 191 fourierdlem25 φ ¬ E X ran Q i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
193 ioossioc Q i Q i + 1 Q i Q i + 1
194 193 a1i φ ¬ E X ran Q i 0 ..^ M Q i Q i + 1 Q i Q i + 1
195 194 sseld φ ¬ E X ran Q i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X Q i Q i + 1
196 195 reximdva φ ¬ E X ran Q i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
197 192 196 mpd φ ¬ E X ran Q i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
198 178 197 pm2.61dan φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
199 103 adantr φ i 0 ..^ M Q : 0 M
200 elfzofz i 0 ..^ M i 0 M
201 200 adantl φ i 0 ..^ M i 0 M
202 199 201 ffvelrnd φ i 0 ..^ M Q i
203 202 3adant3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i
204 138 3ad2ant1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Z X
205 203 204 resubcld φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i Z X
206 141 3ad2ant1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X
207 203 rexrd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i *
208 fzofzp1 i 0 ..^ M i + 1 0 M
209 208 adantl φ i 0 ..^ M i + 1 0 M
210 199 209 ffvelrnd φ i 0 ..^ M Q i + 1
211 210 rexrd φ i 0 ..^ M Q i + 1 *
212 211 3adant3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i + 1 *
213 simp3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X Q i Q i + 1
214 iocgtlb Q i * Q i + 1 * E X Q i Q i + 1 Q i < E X
215 207 212 213 214 syl3anc φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i < E X
216 203 206 204 215 ltsub1dd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i Z X < E X Z X
217 140 oveq1d φ E X Z X = X + Z X - Z X
218 6 recnd φ X
219 138 recnd φ Z X
220 218 219 pncand φ X + Z X - Z X = X
221 217 220 eqtrd φ E X Z X = X
222 221 3ad2ant1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X Z X = X
223 216 222 breqtrd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i Z X < X
224 elioore y Q i Z X X y
225 137 oveq2d φ y + Z X = y + B X T T
226 135 recnd φ B X T
227 56 recnd φ T
228 226 227 mulneg1d φ B X T T = B X T T
229 225 228 oveq12d φ y + Z X + B X T T = y + B X T T + B X T T
230 229 adantr φ y y + Z X + B X T T = y + B X T T + B X T T
231 simpr φ y y
232 136 adantr φ y B X T T
233 231 232 readdcld φ y y + B X T T
234 233 recnd φ y y + B X T T
235 232 recnd φ y B X T T
236 234 235 negsubd φ y y + B X T T + B X T T = y + B X T T - B X T T
237 231 recnd φ y y
238 237 235 pncand φ y y + B X T T - B X T T = y
239 230 236 238 3eqtrrd φ y y = y + Z X + B X T T
240 224 239 sylan2 φ y Q i Z X X y = y + Z X + B X T T
241 240 3ad2antl1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X y = y + Z X + B X T T
242 simpl1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X φ
243 12 3adant3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i Q i + 1 D
244 243 adantr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X Q i Q i + 1 D
245 207 adantr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X Q i *
246 212 adantr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X Q i + 1 *
247 224 adantl φ y Q i Z X X y
248 138 adantr φ y Q i Z X X Z X
249 247 248 readdcld φ y Q i Z X X y + Z X
250 249 3ad2antl1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X y + Z X
251 138 adantr φ i 0 ..^ M Z X
252 202 251 resubcld φ i 0 ..^ M Q i Z X
253 252 rexrd φ i 0 ..^ M Q i Z X *
254 253 adantr φ i 0 ..^ M y Q i Z X X Q i Z X *
255 6 rexrd φ X *
256 255 ad2antrr φ i 0 ..^ M y Q i Z X X X *
257 simpr φ i 0 ..^ M y Q i Z X X y Q i Z X X
258 ioogtlb Q i Z X * X * y Q i Z X X Q i Z X < y
259 254 256 257 258 syl3anc φ i 0 ..^ M y Q i Z X X Q i Z X < y
260 202 adantr φ i 0 ..^ M y Q i Z X X Q i
261 138 ad2antrr φ i 0 ..^ M y Q i Z X X Z X
262 224 adantl φ i 0 ..^ M y Q i Z X X y
263 260 261 262 ltsubaddd φ i 0 ..^ M y Q i Z X X Q i Z X < y Q i < y + Z X
264 259 263 mpbid φ i 0 ..^ M y Q i Z X X Q i < y + Z X
265 264 3adantl3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X Q i < y + Z X
266 242 141 syl φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X E X
267 210 adantr φ i 0 ..^ M y Q i Z X X Q i + 1
268 267 3adantl3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X Q i + 1
269 6 ad2antrr φ i 0 ..^ M y Q i Z X X X
270 iooltub Q i Z X * X * y Q i Z X X y < X
271 254 256 257 270 syl3anc φ i 0 ..^ M y Q i Z X X y < X
272 262 269 261 271 ltadd1dd φ i 0 ..^ M y Q i Z X X y + Z X < X + Z X
273 140 eqcomd φ X + Z X = E X
274 273 ad2antrr φ i 0 ..^ M y Q i Z X X X + Z X = E X
275 272 274 breqtrd φ i 0 ..^ M y Q i Z X X y + Z X < E X
276 275 3adantl3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X y + Z X < E X
277 iocleub Q i * Q i + 1 * E X Q i Q i + 1 E X Q i + 1
278 207 212 213 277 syl3anc φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X Q i + 1
279 278 adantr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X E X Q i + 1
280 250 266 268 276 279 ltletrd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X y + Z X < Q i + 1
281 245 246 250 265 280 eliood φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X y + Z X Q i Q i + 1
282 244 281 sseldd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X y + Z X D
283 242 133 syl φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X B X T
284 283 flcld φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X B X T
285 284 znegcld φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X B X T
286 negex B X T V
287 eleq1 k = B X T k B X T
288 287 3anbi3d k = B X T φ y + Z X D k φ y + Z X D B X T
289 oveq1 k = B X T k T = B X T T
290 289 oveq2d k = B X T y + Z X + k T = y + Z X + B X T T
291 290 eleq1d k = B X T y + Z X + k T D y + Z X + B X T T D
292 288 291 imbi12d k = B X T φ y + Z X D k y + Z X + k T D φ y + Z X D B X T y + Z X + B X T T D
293 ovex y + Z X V
294 eleq1 x = y + Z X x D y + Z X D
295 294 3anbi2d x = y + Z X φ x D k φ y + Z X D k
296 oveq1 x = y + Z X x + k T = y + Z X + k T
297 296 eleq1d x = y + Z X x + k T D y + Z X + k T D
298 295 297 imbi12d x = y + Z X φ x D k x + k T D φ y + Z X D k y + Z X + k T D
299 293 298 5 vtocl φ y + Z X D k y + Z X + k T D
300 286 292 299 vtocl φ y + Z X D B X T y + Z X + B X T T D
301 242 282 285 300 syl3anc φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X y + Z X + B X T T D
302 241 301 eqeltrd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X y D
303 302 ralrimiva φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y Q i Z X X y D
304 dfss3 Q i Z X X D y Q i Z X X y D
305 303 304 sylibr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i Z X X D
306 breq1 y = Q i Z X y < X Q i Z X < X
307 oveq1 y = Q i Z X y X = Q i Z X X
308 307 sseq1d y = Q i Z X y X D Q i Z X X D
309 306 308 anbi12d y = Q i Z X y < X y X D Q i Z X < X Q i Z X X D
310 309 rspcev Q i Z X Q i Z X < X Q i Z X X D y y < X y X D
311 205 223 305 310 syl12anc φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y y < X y X D
312 311 3exp φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y y < X y X D
313 312 rexlimdv φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y y < X y X D
314 198 313 mpd φ y y < X y X D
315 0zd φ 0
316 10 nnzd φ M
317 1zzd φ 1
318 315 316 317 3jca φ 0 M 1
319 0le1 0 1
320 319 a1i φ 0 1
321 10 nnge1d φ 1 M
322 318 320 321 jca32 φ 0 M 1 0 1 1 M
323 elfz2 1 0 M 0 M 1 0 1 1 M
324 322 323 sylibr φ 1 0 M
325 103 324 ffvelrnd φ Q 1
326 138 56 resubcld φ Z X T
327 325 326 resubcld φ Q 1 Z X T
328 327 adantr φ E X = B Q 1 Z X T
329 1 recnd φ A
330 329 227 pncand φ A + T - T = A
331 330 adantr φ E X = B A + T - T = A
332 4 oveq2i A + T = A + B - A
333 332 a1i φ E X = B A + T = A + B - A
334 2 recnd φ B
335 329 334 pncan3d φ A + B - A = B
336 335 adantr φ E X = B A + B - A = B
337 id E X = B E X = B
338 337 eqcomd E X = B B = E X
339 338 adantl φ E X = B B = E X
340 333 336 339 3eqtrrd φ E X = B E X = A + T
341 340 oveq1d φ E X = B E X T = A + T - T
342 42 adantr φ E X = B Q 0 = A
343 331 341 342 3eqtr4rd φ E X = B Q 0 = E X T
344 343 oveq1d φ E X = B Q 0 Z X T = E X - T - Z X T
345 141 recnd φ E X
346 345 219 227 nnncan2d φ E X - T - Z X T = E X Z X
347 346 adantr φ E X = B E X - T - Z X T = E X Z X
348 221 adantr φ E X = B E X Z X = X
349 344 347 348 3eqtrrd φ E X = B X = Q 0 Z X T
350 42 1 eqeltrd φ Q 0
351 10 nngt0d φ 0 < M
352 fzolb 0 0 ..^ M 0 M 0 < M
353 315 316 351 352 syl3anbrc φ 0 0 ..^ M
354 0re 0
355 eleq1 i = 0 i 0 ..^ M 0 0 ..^ M
356 355 anbi2d i = 0 φ i 0 ..^ M φ 0 0 ..^ M
357 fveq2 i = 0 Q i = Q 0
358 oveq1 i = 0 i + 1 = 0 + 1
359 358 fveq2d i = 0 Q i + 1 = Q 0 + 1
360 357 359 breq12d i = 0 Q i < Q i + 1 Q 0 < Q 0 + 1
361 356 360 imbi12d i = 0 φ i 0 ..^ M Q i < Q i + 1 φ 0 0 ..^ M Q 0 < Q 0 + 1
362 361 154 vtoclg 0 φ 0 0 ..^ M Q 0 < Q 0 + 1
363 354 362 ax-mp φ 0 0 ..^ M Q 0 < Q 0 + 1
364 353 363 mpdan φ Q 0 < Q 0 + 1
365 0p1e1 0 + 1 = 1
366 365 fveq2i Q 0 + 1 = Q 1
367 366 a1i φ Q 0 + 1 = Q 1
368 364 367 breqtrd φ Q 0 < Q 1
369 350 325 326 368 ltsub1dd φ Q 0 Z X T < Q 1 Z X T
370 369 adantr φ E X = B Q 0 Z X T < Q 1 Z X T
371 349 370 eqbrtrd φ E X = B X < Q 1 Z X T
372 elioore y X Q 1 Z X T y
373 137 eqcomd φ B X T T = Z X
374 373 negeqd φ B X T T = Z X
375 228 374 eqtrd φ B X T T = Z X
376 227 mulid2d φ 1 T = T
377 375 376 oveq12d φ B X T T + 1 T = - Z X + T
378 226 negcld φ B X T
379 1cnd φ 1
380 378 379 227 adddird φ - B X T + 1 T = B X T T + 1 T
381 219 227 negsubdid φ Z X T = - Z X + T
382 377 380 381 3eqtr4d φ - B X T + 1 T = Z X T
383 382 oveq2d φ y + Z X T + - B X T + 1 T = y + Z X T + Z X T
384 383 adantr φ y y + Z X T + - B X T + 1 T = y + Z X T + Z X T
385 326 adantr φ y Z X T
386 231 385 readdcld φ y y + Z X - T
387 386 recnd φ y y + Z X - T
388 385 recnd φ y Z X T
389 387 388 negsubd φ y y + Z X T + Z X T = y + Z X T - Z X T
390 237 388 pncand φ y y + Z X T - Z X T = y
391 384 389 390 3eqtrrd φ y y = y + Z X T + - B X T + 1 T
392 372 391 sylan2 φ y X Q 1 Z X T y = y + Z X T + - B X T + 1 T
393 392 adantlr φ E X = B y X Q 1 Z X T y = y + Z X T + - B X T + 1 T
394 simpll φ E X = B y X Q 1 Z X T φ
395 367 eqcomd φ Q 1 = Q 0 + 1
396 395 oveq2d φ Q 0 Q 1 = Q 0 Q 0 + 1
397 357 359 oveq12d i = 0 Q i Q i + 1 = Q 0 Q 0 + 1
398 397 sseq1d i = 0 Q i Q i + 1 D Q 0 Q 0 + 1 D
399 356 398 imbi12d i = 0 φ i 0 ..^ M Q i Q i + 1 D φ 0 0 ..^ M Q 0 Q 0 + 1 D
400 399 12 vtoclg 0 φ 0 0 ..^ M Q 0 Q 0 + 1 D
401 354 400 ax-mp φ 0 0 ..^ M Q 0 Q 0 + 1 D
402 353 401 mpdan φ Q 0 Q 0 + 1 D
403 396 402 eqsstrd φ Q 0 Q 1 D
404 403 ad2antrr φ E X = B y X Q 1 Z X T Q 0 Q 1 D
405 42 47 eqeltrd φ Q 0 *
406 405 ad2antrr φ E X = B y X Q 1 Z X T Q 0 *
407 325 rexrd φ Q 1 *
408 407 ad2antrr φ E X = B y X Q 1 Z X T Q 1 *
409 372 386 sylan2 φ y X Q 1 Z X T y + Z X - T
410 409 adantlr φ E X = B y X Q 1 Z X T y + Z X - T
411 345 218 219 subaddd φ E X X = Z X X + Z X = E X
412 273 411 mpbird φ E X X = Z X
413 oveq1 E X = B E X X = B X
414 412 413 sylan9req φ E X = B Z X = B X
415 414 oveq1d φ E X = B Z X T = B - X - T
416 415 oveq2d φ E X = B X + Z X - T = X + B X - T
417 132 recnd φ B X
418 218 417 227 addsubassd φ X + B X - T = X + B X - T
419 418 eqcomd φ X + B X - T = X + B X - T
420 419 adantr φ E X = B X + B X - T = X + B X - T
421 334 227 329 subsub23d φ B T = A B A = T
422 62 421 mpbird φ B T = A
423 218 334 pncan3d φ X + B - X = B
424 423 oveq1d φ X + B X - T = B T
425 422 424 42 3eqtr4d φ X + B X - T = Q 0
426 425 adantr φ E X = B X + B X - T = Q 0
427 416 420 426 3eqtrrd φ E X = B Q 0 = X + Z X - T
428 427 adantr φ E X = B y X Q 1 Z X T Q 0 = X + Z X - T
429 6 adantr φ y X Q 1 Z X T X
430 372 adantl φ y X Q 1 Z X T y
431 326 adantr φ y X Q 1 Z X T Z X T
432 255 adantr φ y X Q 1 Z X T X *
433 327 rexrd φ Q 1 Z X T *
434 433 adantr φ y X Q 1 Z X T Q 1 Z X T *
435 simpr φ y X Q 1 Z X T y X Q 1 Z X T
436 ioogtlb X * Q 1 Z X T * y X Q 1 Z X T X < y
437 432 434 435 436 syl3anc φ y X Q 1 Z X T X < y
438 429 430 431 437 ltadd1dd φ y X Q 1 Z X T X + Z X - T < y + Z X - T
439 438 adantlr φ E X = B y X Q 1 Z X T X + Z X - T < y + Z X - T
440 428 439 eqbrtrd φ E X = B y X Q 1 Z X T Q 0 < y + Z X - T
441 iooltub X * Q 1 Z X T * y X Q 1 Z X T y < Q 1 Z X T
442 432 434 435 441 syl3anc φ y X Q 1 Z X T y < Q 1 Z X T
443 325 adantr φ y X Q 1 Z X T Q 1
444 430 431 443 ltaddsubd φ y X Q 1 Z X T y + Z X - T < Q 1 y < Q 1 Z X T
445 442 444 mpbird φ y X Q 1 Z X T y + Z X - T < Q 1
446 445 adantlr φ E X = B y X Q 1 Z X T y + Z X - T < Q 1
447 406 408 410 440 446 eliood φ E X = B y X Q 1 Z X T y + Z X - T Q 0 Q 1
448 404 447 sseldd φ E X = B y X Q 1 Z X T y + Z X - T D
449 134 znegcld φ B X T
450 449 peano2zd φ - B X T + 1
451 450 ad2antrr φ E X = B y X Q 1 Z X T - B X T + 1
452 ovex - B X T + 1 V
453 eleq1 k = - B X T + 1 k - B X T + 1
454 453 3anbi3d k = - B X T + 1 φ y + Z X - T D k φ y + Z X - T D - B X T + 1
455 oveq1 k = - B X T + 1 k T = - B X T + 1 T
456 455 oveq2d k = - B X T + 1 y + Z X T + k T = y + Z X T + - B X T + 1 T
457 456 eleq1d k = - B X T + 1 y + Z X T + k T D y + Z X T + - B X T + 1 T D
458 454 457 imbi12d k = - B X T + 1 φ y + Z X - T D k y + Z X T + k T D φ y + Z X - T D - B X T + 1 y + Z X T + - B X T + 1 T D
459 ovex y + Z X - T V
460 eleq1 x = y + Z X - T x D y + Z X - T D
461 460 3anbi2d x = y + Z X - T φ x D k φ y + Z X - T D k
462 oveq1 x = y + Z X - T x + k T = y + Z X T + k T
463 462 eleq1d x = y + Z X - T x + k T D y + Z X T + k T D
464 461 463 imbi12d x = y + Z X - T φ x D k x + k T D φ y + Z X - T D k y + Z X T + k T D
465 459 464 5 vtocl φ y + Z X - T D k y + Z X T + k T D
466 452 458 465 vtocl φ y + Z X - T D - B X T + 1 y + Z X T + - B X T + 1 T D
467 394 448 451 466 syl3anc φ E X = B y X Q 1 Z X T y + Z X T + - B X T + 1 T D
468 393 467 eqeltrd φ E X = B y X Q 1 Z X T y D
469 468 ralrimiva φ E X = B y X Q 1 Z X T y D
470 dfss3 X Q 1 Z X T D y X Q 1 Z X T y D
471 469 470 sylibr φ E X = B X Q 1 Z X T D
472 breq2 y = Q 1 Z X T X < y X < Q 1 Z X T
473 oveq2 y = Q 1 Z X T X y = X Q 1 Z X T
474 473 sseq1d y = Q 1 Z X T X y D X Q 1 Z X T D
475 472 474 anbi12d y = Q 1 Z X T X < y X y D X < Q 1 Z X T X Q 1 Z X T D
476 475 rspcev Q 1 Z X T X < Q 1 Z X T X Q 1 Z X T D y X < y X y D
477 328 371 471 476 syl12anc φ E X = B y X < y X y D
478 24 adantlr φ E X B E X ran Q j 0 M Q j = E X
479 simp2 φ E X B j 0 M Q j = E X j 0 M
480 34 3ad2ant2 φ E X B j 0 M Q j = E X j
481 96 3ad2ant2 φ E X B j 0 M Q j = E X M
482 98 3ad2ant2 φ E X B j 0 M Q j = E X j M
483 id Q j = E X Q j = E X
484 483 eqcomd Q j = E X E X = Q j
485 484 adantr Q j = E X M = j E X = Q j
486 485 3ad2antl3 φ E X B j 0 M Q j = E X M = j E X = Q j
487 fveq2 M = j Q M = Q j
488 487 eqcomd M = j Q j = Q M
489 488 adantl φ E X B j 0 M Q j = E X M = j Q j = Q M
490 182 ad2antrr φ E X B M = j Q M = B
491 490 3ad2antl1 φ E X B j 0 M Q j = E X M = j Q M = B
492 486 489 491 3eqtrd φ E X B j 0 M Q j = E X M = j E X = B
493 neneq E X B ¬ E X = B
494 493 ad2antlr φ E X B M = j ¬ E X = B
495 494 3ad2antl1 φ E X B j 0 M Q j = E X M = j ¬ E X = B
496 492 495 pm2.65da φ E X B j 0 M Q j = E X ¬ M = j
497 496 neqned φ E X B j 0 M Q j = E X M j
498 480 481 482 497 leneltd φ E X B j 0 M Q j = E X j < M
499 elfzfzo j 0 ..^ M j 0 M j < M
500 479 498 499 sylanbrc φ E X B j 0 M Q j = E X j 0 ..^ M
501 119 adantlr φ E X B j 0 M Q j *
502 501 3adant3 φ E X B j 0 M Q j = E X Q j *
503 simp1l φ E X B j 0 M Q j = E X φ
504 103 adantr φ j 0 ..^ M Q : 0 M
505 fzofzp1 j 0 ..^ M j + 1 0 M
506 505 adantl φ j 0 ..^ M j + 1 0 M
507 504 506 ffvelrnd φ j 0 ..^ M Q j + 1
508 507 rexrd φ j 0 ..^ M Q j + 1 *
509 503 500 508 syl2anc φ E X B j 0 M Q j = E X Q j + 1 *
510 143 3adant1r φ E X B j 0 M Q j = E X E X *
511 46 162 eqbrtrd φ Q j = E X Q j E X
512 511 adantlr φ E X B Q j = E X Q j E X
513 512 3adant2 φ E X B j 0 M Q j = E X Q j E X
514 484 3ad2ant3 φ E X B j 0 M Q j = E X E X = Q j
515 eleq1 i = j i 0 ..^ M j 0 ..^ M
516 515 anbi2d i = j φ i 0 ..^ M φ j 0 ..^ M
517 fveq2 i = j Q i = Q j
518 oveq1 i = j i + 1 = j + 1
519 518 fveq2d i = j Q i + 1 = Q j + 1
520 517 519 breq12d i = j Q i < Q i + 1 Q j < Q j + 1
521 516 520 imbi12d i = j φ i 0 ..^ M Q i < Q i + 1 φ j 0 ..^ M Q j < Q j + 1
522 521 154 chvarvv φ j 0 ..^ M Q j < Q j + 1
523 503 500 522 syl2anc φ E X B j 0 M Q j = E X Q j < Q j + 1
524 514 523 eqbrtrd φ E X B j 0 M Q j = E X E X < Q j + 1
525 502 509 510 513 524 elicod φ E X B j 0 M Q j = E X E X Q j Q j + 1
526 517 519 oveq12d i = j Q i Q i + 1 = Q j Q j + 1
527 526 eleq2d i = j E X Q i Q i + 1 E X Q j Q j + 1
528 527 rspcev j 0 ..^ M E X Q j Q j + 1 i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
529 500 525 528 syl2anc φ E X B j 0 M Q j = E X i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
530 529 3exp φ E X B j 0 M Q j = E X i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
531 530 adantr φ E X B E X ran Q j 0 M Q j = E X i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
532 531 rexlimdv φ E X B E X ran Q j 0 M Q j = E X i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
533 478 532 mpd φ E X B E X ran Q i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
534 ioossico Q i Q i + 1 Q i Q i + 1
535 simpr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X Q i Q i + 1
536 534 535 sseldi φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X Q i Q i + 1
537 536 ex φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X Q i Q i + 1
538 537 adantlr φ ¬ E X ran Q i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X Q i Q i + 1
539 538 reximdva φ ¬ E X ran Q i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
540 192 539 mpd φ ¬ E X ran Q i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
541 540 adantlr φ E X B ¬ E X ran Q i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
542 533 541 pm2.61dan φ E X B i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1
543 210 251 resubcld φ i 0 ..^ M Q i + 1 Z X
544 543 3adant3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i + 1 Z X
545 221 eqcomd φ X = E X Z X
546 545 3ad2ant1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 X = E X Z X
547 141 3ad2ant1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X
548 210 3adant3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i + 1
549 138 3ad2ant1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Z X
550 202 rexrd φ i 0 ..^ M Q i *
551 550 3adant3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i *
552 211 3adant3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i + 1 *
553 simp3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X Q i Q i + 1
554 icoltub Q i * Q i + 1 * E X Q i Q i + 1 E X < Q i + 1
555 551 552 553 554 syl3anc φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X < Q i + 1
556 547 548 549 555 ltsub1dd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 E X Z X < Q i + 1 Z X
557 546 556 eqbrtrd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 X < Q i + 1 Z X
558 elioore y X Q i + 1 Z X y
559 558 239 sylan2 φ y X Q i + 1 Z X y = y + Z X + B X T T
560 559 3ad2antl1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X y = y + Z X + B X T T
561 simpl1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X φ
562 12 3adant3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i Q i + 1 D
563 562 adantr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X Q i Q i + 1 D
564 551 adantr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X Q i *
565 552 adantr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X Q i + 1 *
566 558 adantl φ y X Q i + 1 Z X y
567 138 adantr φ y X Q i + 1 Z X Z X
568 566 567 readdcld φ y X Q i + 1 Z X y + Z X
569 568 3ad2antl1 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X y + Z X
570 202 3adant3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i
571 570 adantr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X Q i
572 561 141 syl φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X E X
573 icogelb Q i * Q i + 1 * E X Q i Q i + 1 Q i E X
574 551 552 553 573 syl3anc φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 Q i E X
575 574 adantr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X Q i E X
576 140 ad2antrr φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X E X = X + Z X
577 6 ad2antrr φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X X
578 558 adantl φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X y
579 138 ad2antrr φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X Z X
580 255 ad2antrr φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X X *
581 543 rexrd φ i 0 ..^ M Q i + 1 Z X *
582 581 adantr φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X Q i + 1 Z X *
583 simpr φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X y X Q i + 1 Z X
584 ioogtlb X * Q i + 1 Z X * y X Q i + 1 Z X X < y
585 580 582 583 584 syl3anc φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X X < y
586 577 578 579 585 ltadd1dd φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X X + Z X < y + Z X
587 576 586 eqbrtrd φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X E X < y + Z X
588 587 3adantl3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X E X < y + Z X
589 571 572 569 575 588 lelttrd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X Q i < y + Z X
590 543 adantr φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X Q i + 1 Z X
591 iooltub X * Q i + 1 Z X * y X Q i + 1 Z X y < Q i + 1 Z X
592 580 582 583 591 syl3anc φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X y < Q i + 1 Z X
593 578 590 579 592 ltadd1dd φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X y + Z X < Q i + 1 - Z X + Z X
594 210 recnd φ i 0 ..^ M Q i + 1
595 219 adantr φ i 0 ..^ M Z X
596 594 595 npcand φ i 0 ..^ M Q i + 1 - Z X + Z X = Q i + 1
597 596 adantr φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X Q i + 1 - Z X + Z X = Q i + 1
598 593 597 breqtrd φ i 0 ..^ M y X Q i + 1 Z X y + Z X < Q i + 1
599 598 3adantl3 φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X y + Z X < Q i + 1
600 564 565 569 589 599 eliood φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X y + Z X Q i Q i + 1
601 563 600 sseldd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X y + Z X D
602 561 449 syl φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X B X T
603 561 601 602 300 syl3anc φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X y + Z X + B X T T D
604 560 603 eqeltrd φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X y D
605 604 ralrimiva φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X Q i + 1 Z X y D
606 dfss3 X Q i + 1 Z X D y X Q i + 1 Z X y D
607 605 606 sylibr φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 X Q i + 1 Z X D
608 breq2 y = Q i + 1 Z X X < y X < Q i + 1 Z X
609 oveq2 y = Q i + 1 Z X X y = X Q i + 1 Z X
610 609 sseq1d y = Q i + 1 Z X X y D X Q i + 1 Z X D
611 608 610 anbi12d y = Q i + 1 Z X X < y X y D X < Q i + 1 Z X X Q i + 1 Z X D
612 611 rspcev Q i + 1 Z X X < Q i + 1 Z X X Q i + 1 Z X D y X < y X y D
613 544 557 607 612 syl12anc φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X < y X y D
614 613 3exp φ i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X < y X y D
615 614 adantr φ E X B i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X < y X y D
616 615 rexlimdv φ E X B i 0 ..^ M E X Q i Q i + 1 y X < y X y D
617 542 616 mpd φ E X B y X < y X y D
618 477 617 pm2.61dane φ y X < y X y D
619 314 618 jca φ y y < X y X D y X < y X y D