Metamath Proof Explorer


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