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Theorem fourierdlem68

Description: The derivative of O is bounded on the given interval. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem68.f φ F :
fourierdlem68.xre φ X
fourierdlem68.a φ A
fourierdlem68.b φ B
fourierdlem68.altb φ A < B
fourierdlem68.ab φ A B π π
fourierdlem68.n0 φ ¬ 0 A B
fourierdlem68.fdv φ F X + A X + B : X + A X + B
fourierdlem68.d φ D
fourierdlem68.fbd φ t X + A X + B F t D
fourierdlem68.e φ E
fourierdlem68.fdvbd φ t X + A X + B F X + A X + B t E
fourierdlem68.c φ C
fourierdlem68.o O = s A B F X + s C 2 sin s 2
Assertion fourierdlem68 φ dom O = A B b s dom O O s b

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem68.f φ F :
2 fourierdlem68.xre φ X
3 fourierdlem68.a φ A
4 fourierdlem68.b φ B
5 fourierdlem68.altb φ A < B
6 fourierdlem68.ab φ A B π π
7 fourierdlem68.n0 φ ¬ 0 A B
8 fourierdlem68.fdv φ F X + A X + B : X + A X + B
9 fourierdlem68.d φ D
10 fourierdlem68.fbd φ t X + A X + B F t D
11 fourierdlem68.e φ E
12 fourierdlem68.fdvbd φ t X + A X + B F X + A X + B t E
13 fourierdlem68.c φ C
14 fourierdlem68.o O = s A B F X + s C 2 sin s 2
15 ioossicc A B A B
16 15 6 sstrid φ A B π π
17 15 sseli 0 A B 0 A B
18 7 17 nsyl φ ¬ 0 A B
19 1 2 3 4 8 16 18 13 14 fourierdlem57 φ O : A B D O = s A B F X + A X + B X + s 2 sin s 2 cos s 2 F X + s C 2 sin s 2 2 ds A B 2 sin s 2 d s = s A B cos s 2
20 19 simpli φ O : A B D O = s A B F X + A X + B X + s 2 sin s 2 cos s 2 F X + s C 2 sin s 2 2
21 20 simpld φ O : A B
22 21 fdmd φ dom O = A B
23 eqid t A B 2 sin t 2 = t A B 2 sin t 2
24 3 4 5 ltled φ A B
25 2re 2
26 25 a1i φ t A B 2
27 3 4 iccssred φ A B
28 27 sselda φ t A B t
29 28 rehalfcld φ t A B t 2
30 29 resincld φ t A B sin t 2
31 26 30 remulcld φ t A B 2 sin t 2
32 2cnd φ t A B 2
33 30 recnd φ t A B sin t 2
34 2ne0 2 0
35 34 a1i φ t A B 2 0
36 6 sselda φ t A B t π π
37 eqcom t = 0 0 = t
38 37 biimpi t = 0 0 = t
39 38 adantl t A B t = 0 0 = t
40 simpl t A B t = 0 t A B
41 39 40 eqeltrd t A B t = 0 0 A B
42 41 adantll φ t A B t = 0 0 A B
43 7 ad2antrr φ t A B t = 0 ¬ 0 A B
44 42 43 pm2.65da φ t A B ¬ t = 0
45 44 neqned φ t A B t 0
46 fourierdlem44 t π π t 0 sin t 2 0
47 36 45 46 syl2anc φ t A B sin t 2 0
48 32 33 35 47 mulne0d φ t A B 2 sin t 2 0
49 eldifsn 2 sin t 2 0 2 sin t 2 2 sin t 2 0
50 31 48 49 sylanbrc φ t A B 2 sin t 2 0
51 50 23 fmptd φ t A B 2 sin t 2 : A B 0
52 difss 0
53 ax-resscn
54 52 53 sstri 0
55 54 a1i φ 0
56 27 53 sstrdi φ A B
57 2cnd φ 2
58 ssid
59 58 a1i φ
60 56 57 59 constcncfg φ t A B 2 : A B cn
61 sincn sin : cn
62 61 a1i φ sin : cn
63 56 59 idcncfg φ t A B t : A B cn
64 eldifsn 2 0 2 2 0
65 32 35 64 sylanbrc φ t A B 2 0
66 eqid t A B 2 = t A B 2
67 65 66 fmptd φ t A B 2 : A B 0
68 difssd φ 0
69 cncfcdm 0 t A B 2 : A B cn t A B 2 : A B cn 0 t A B 2 : A B 0
70 68 60 69 syl2anc φ t A B 2 : A B cn 0 t A B 2 : A B 0
71 67 70 mpbird φ t A B 2 : A B cn 0
72 63 71 divcncf φ t A B t 2 : A B cn
73 62 72 cncfmpt1f φ t A B sin t 2 : A B cn
74 60 73 mulcncf φ t A B 2 sin t 2 : A B cn
75 cncfcdm 0 t A B 2 sin t 2 : A B cn t A B 2 sin t 2 : A B cn 0 t A B 2 sin t 2 : A B 0
76 55 74 75 syl2anc φ t A B 2 sin t 2 : A B cn 0 t A B 2 sin t 2 : A B 0
77 51 76 mpbird φ t A B 2 sin t 2 : A B cn 0
78 23 3 4 24 77 cncficcgt0 φ c + t A B c 2 sin t 2
79 reelprrecn
80 79 a1i φ c + t A B c 2 sin t 2
81 1 adantr φ s A B F :
82 2 adantr φ s A B X
83 elioore s A B s
84 83 adantl φ s A B s
85 82 84 readdcld φ s A B X + s
86 81 85 ffvelcdmd φ s A B F X + s
87 13 adantr φ s A B C
88 86 87 resubcld φ s A B F X + s C
89 88 recnd φ s A B F X + s C
90 89 3ad2antl1 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B F X + s C
91 79 a1i φ
92 86 recnd φ s A B F X + s
93 8 adantr φ s A B F X + A X + B : X + A X + B
94 2 3 readdcld φ X + A
95 94 rexrd φ X + A *
96 95 adantr φ s A B X + A *
97 2 4 readdcld φ X + B
98 97 rexrd φ X + B *
99 98 adantr φ s A B X + B *
100 3 adantr φ s A B A
101 100 rexrd φ s A B A *
102 4 rexrd φ B *
103 102 adantr φ s A B B *
104 simpr φ s A B s A B
105 ioogtlb A * B * s A B A < s
106 101 103 104 105 syl3anc φ s A B A < s
107 100 84 82 106 ltadd2dd φ s A B X + A < X + s
108 4 adantr φ s A B B
109 iooltub A * B * s A B s < B
110 101 103 104 109 syl3anc φ s A B s < B
111 84 108 82 110 ltadd2dd φ s A B X + s < X + B
112 96 99 85 107 111 eliood φ s A B X + s X + A X + B
113 93 112 ffvelcdmd φ s A B F X + A X + B X + s
114 eqid D F X + A X + B = D F X + A X + B
115 1 2 3 4 114 8 fourierdlem28 φ ds A B F X + s d s = s A B F X + A X + B X + s
116 87 recnd φ s A B C
117 0red φ s A B 0
118 iooretop A B topGen ran .
119 tgioo4 topGen ran . = TopOpen fld 𝑡
120 118 119 eleqtri A B TopOpen fld 𝑡
121 120 a1i φ A B TopOpen fld 𝑡
122 13 recnd φ C
123 91 121 122 dvmptconst φ ds A B C d s = s A B 0
124 91 92 113 115 116 117 123 dvmptsub φ ds A B F X + s C d s = s A B F X + A X + B X + s 0
125 113 recnd φ s A B F X + A X + B X + s
126 125 subid1d φ s A B F X + A X + B X + s 0 = F X + A X + B X + s
127 126 mpteq2dva φ s A B F X + A X + B X + s 0 = s A B F X + A X + B X + s
128 124 127 eqtrd φ ds A B F X + s C d s = s A B F X + A X + B X + s
129 128 3ad2ant1 φ c + t A B c 2 sin t 2 ds A B F X + s C d s = s A B F X + A X + B X + s
130 125 3ad2antl1 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B F X + A X + B X + s
131 2cnd s A B 2
132 83 recnd s A B s
133 132 halfcld s A B s 2
134 133 sincld s A B sin s 2
135 131 134 mulcld s A B 2 sin s 2
136 135 adantl φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B 2 sin s 2
137 11 3ad2ant1 φ c + t A B c 2 sin t 2 E
138 1re 1
139 25 138 remulcli 2 1
140 139 a1i φ c + t A B c 2 sin t 2 2 1
141 1red φ c + t A B c 2 sin t 2 1
142 122 abscld φ C
143 9 142 readdcld φ D + C
144 143 3ad2ant1 φ c + t A B c 2 sin t 2 D + C
145 simpl φ s A B φ
146 145 112 jca φ s A B φ X + s X + A X + B
147 eleq1 t = X + s t X + A X + B X + s X + A X + B
148 147 anbi2d t = X + s φ t X + A X + B φ X + s X + A X + B
149 fveq2 t = X + s F X + A X + B t = F X + A X + B X + s
150 149 fveq2d t = X + s F X + A X + B t = F X + A X + B X + s
151 150 breq1d t = X + s F X + A X + B t E F X + A X + B X + s E
152 148 151 imbi12d t = X + s φ t X + A X + B F X + A X + B t E φ X + s X + A X + B F X + A X + B X + s E
153 152 12 vtoclg X + s φ X + s X + A X + B F X + A X + B X + s E
154 85 146 153 sylc φ s A B F X + A X + B X + s E
155 154 3ad2antl1 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B F X + A X + B X + s E
156 131 134 absmuld s A B 2 sin s 2 = 2 sin s 2
157 0le2 0 2
158 absid 2 0 2 2 = 2
159 25 157 158 mp2an 2 = 2
160 159 oveq1i 2 sin s 2 = 2 sin s 2
161 134 abscld s A B sin s 2
162 1red s A B 1
163 25 a1i s A B 2
164 157 a1i s A B 0 2
165 83 rehalfcld s A B s 2
166 abssinbd s 2 sin s 2 1
167 165 166 syl s A B sin s 2 1
168 161 162 163 164 167 lemul2ad s A B 2 sin s 2 2 1
169 160 168 eqbrtrid s A B 2 sin s 2 2 1
170 156 169 eqbrtrd s A B 2 sin s 2 2 1
171 170 adantl φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B 2 sin s 2 2 1
172 abscosbd s 2 cos s 2 1
173 104 165 172 3syl φ s A B cos s 2 1
174 173 3ad2antl1 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B cos s 2 1
175 89 abscld φ s A B F X + s C
176 92 abscld φ s A B F X + s
177 116 abscld φ s A B C
178 176 177 readdcld φ s A B F X + s + C
179 9 adantr φ s A B D
180 179 177 readdcld φ s A B D + C
181 92 116 abs2dif2d φ s A B F X + s C F X + s + C
182 fveq2 t = X + s F t = F X + s
183 182 fveq2d t = X + s F t = F X + s
184 183 breq1d t = X + s F t D F X + s D
185 148 184 imbi12d t = X + s φ t X + A X + B F t D φ X + s X + A X + B F X + s D
186 185 10 vtoclg X + s X + A X + B φ X + s X + A X + B F X + s D
187 112 146 186 sylc φ s A B F X + s D
188 176 179 177 187 leadd1dd φ s A B F X + s + C D + C
189 175 178 180 181 188 letrd φ s A B F X + s C D + C
190 189 3ad2antl1 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B F X + s C D + C
191 19 simpri ds A B 2 sin s 2 d s = s A B cos s 2
192 191 a1i φ c + t A B c 2 sin t 2 ds A B 2 sin s 2 d s = s A B cos s 2
193 133 coscld s A B cos s 2
194 193 adantl φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B cos s 2
195 simp2 φ c + t A B c 2 sin t 2 c +
196 oveq1 t = s t 2 = s 2
197 196 fveq2d t = s sin t 2 = sin s 2
198 197 oveq2d t = s 2 sin t 2 = 2 sin s 2
199 198 fveq2d t = s 2 sin t 2 = 2 sin s 2
200 199 breq2d t = s c 2 sin t 2 c 2 sin s 2
201 200 cbvralvw t A B c 2 sin t 2 s A B c 2 sin s 2
202 nfv s φ
203 nfra1 s s A B c 2 sin s 2
204 202 203 nfan s φ s A B c 2 sin s 2
205 simplr φ s A B c 2 sin s 2 s A B s A B c 2 sin s 2
206 15 104 sselid φ s A B s A B
207 206 adantlr φ s A B c 2 sin s 2 s A B s A B
208 rspa s A B c 2 sin s 2 s A B c 2 sin s 2
209 205 207 208 syl2anc φ s A B c 2 sin s 2 s A B c 2 sin s 2
210 209 ex φ s A B c 2 sin s 2 s A B c 2 sin s 2
211 204 210 ralrimi φ s A B c 2 sin s 2 s A B c 2 sin s 2
212 201 211 sylan2b φ t A B c 2 sin t 2 s A B c 2 sin s 2
213 212 3adant2 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B c 2 sin s 2
214 eqid ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s = ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s
215 80 90 129 130 136 137 140 141 144 155 171 174 190 192 194 195 213 214 dvdivbd φ c + t A B c 2 sin t 2 b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
216 215 rexlimdv3a φ c + t A B c 2 sin t 2 b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
217 78 216 mpd φ b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
218 nfcv _ s
219 nfcv _ s D
220 nfmpt1 _ s s A B F X + s C 2 sin s 2
221 14 220 nfcxfr _ s O
222 218 219 221 nfov _ s O
223 222 nfdm _ s dom O
224 nfcv _ s A B
225 223 224 raleqf dom O = A B s dom O ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
226 22 225 syl φ s dom O ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
227 226 rexbidv φ b s dom O ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
228 217 227 mpbird φ b s dom O ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
229 14 a1i φ O = s A B F X + s C 2 sin s 2
230 229 oveq2d φ D O = ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s
231 230 fveq1d φ O s = ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s
232 231 fveq2d φ O s = ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s
233 232 breq1d φ O s b ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
234 233 rexralbidv φ b s dom O O s b b s dom O ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
235 228 234 mpbird φ b s dom O O s b
236 22 235 jca φ dom O = A B b s dom O O s b