Metamath Proof Explorer


Theorem fourierdlem84

Description: If F is piecewise coninuous and D is continuous, then G is continuous. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem84.1 φ A
fourierdlem84.2 φ B
fourierdlem84.f φ F :
fourierdlem84.xre φ X
fourierdlem84.p P = m p 0 m | p 0 = A + X p m = B + X i 0 ..^ m p i < p i + 1
fourierdlem84.m φ M
fourierdlem84.v φ V P M
fourierdlem84.fcn φ i 0 ..^ M F V i V i + 1 : V i V i + 1 cn
fourierdlem84.r φ i 0 ..^ M R F V i V i + 1 lim V i
fourierdlem84.l φ i 0 ..^ M L F V i V i + 1 lim V i + 1
fourierdlem84.q Q = i 0 M V i X
fourierdlem84.o O = m p 0 m | p 0 = A p m = B i 0 ..^ m p i < p i + 1
fourierdlem84.d φ D : cn
fourierdlem84.g G = s A B F X + s D s
Assertion fourierdlem84 φ G 𝐿 1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem84.1 φ A
2 fourierdlem84.2 φ B
3 fourierdlem84.f φ F :
4 fourierdlem84.xre φ X
5 fourierdlem84.p P = m p 0 m | p 0 = A + X p m = B + X i 0 ..^ m p i < p i + 1
6 fourierdlem84.m φ M
7 fourierdlem84.v φ V P M
8 fourierdlem84.fcn φ i 0 ..^ M F V i V i + 1 : V i V i + 1 cn
9 fourierdlem84.r φ i 0 ..^ M R F V i V i + 1 lim V i
10 fourierdlem84.l φ i 0 ..^ M L F V i V i + 1 lim V i + 1
11 fourierdlem84.q Q = i 0 M V i X
12 fourierdlem84.o O = m p 0 m | p 0 = A p m = B i 0 ..^ m p i < p i + 1
13 fourierdlem84.d φ D : cn
14 fourierdlem84.g G = s A B F X + s D s
15 1 2 4 5 12 6 7 11 fourierdlem14 φ Q O M
16 3 adantr φ s A B F :
17 4 adantr φ s A B X
18 1 adantr φ s A B A
19 2 adantr φ s A B B
20 simpr φ s A B s A B
21 eliccre A B s A B s
22 18 19 20 21 syl3anc φ s A B s
23 17 22 readdcld φ s A B X + s
24 16 23 ffvelrnd φ s A B F X + s
25 cncff D : cn D :
26 13 25 syl φ D :
27 26 adantr φ s A B D :
28 27 22 ffvelrnd φ s A B D s
29 24 28 remulcld φ s A B F X + s D s
30 29 recnd φ s A B F X + s D s
31 30 14 fmptd φ G : A B
32 14 a1i φ i 0 ..^ M G = s A B F X + s D s
33 32 reseq1d φ i 0 ..^ M G Q i Q i + 1 = s A B F X + s D s Q i Q i + 1
34 ioossicc Q i Q i + 1 Q i Q i + 1
35 1 rexrd φ A *
36 35 adantr φ i 0 ..^ M A *
37 2 rexrd φ B *
38 37 adantr φ i 0 ..^ M B *
39 12 6 15 fourierdlem15 φ Q : 0 M A B
40 39 adantr φ i 0 ..^ M Q : 0 M A B
41 simpr φ i 0 ..^ M i 0 ..^ M
42 36 38 40 41 fourierdlem8 φ i 0 ..^ M Q i Q i + 1 A B
43 34 42 sstrid φ i 0 ..^ M Q i Q i + 1 A B
44 43 resmptd φ i 0 ..^ M s A B F X + s D s Q i Q i + 1 = s Q i Q i + 1 F X + s D s
45 33 44 eqtrd φ i 0 ..^ M G Q i Q i + 1 = s Q i Q i + 1 F X + s D s
46 1 4 readdcld φ A + X
47 2 4 readdcld φ B + X
48 46 47 iccssred φ A + X B + X
49 48 adantr φ i 0 ..^ M A + X B + X
50 5 6 7 fourierdlem15 φ V : 0 M A + X B + X
51 50 adantr φ i 0 ..^ M V : 0 M A + X B + X
52 elfzofz i 0 ..^ M i 0 M
53 52 adantl φ i 0 ..^ M i 0 M
54 51 53 ffvelrnd φ i 0 ..^ M V i A + X B + X
55 49 54 sseldd φ i 0 ..^ M V i
56 55 rexrd φ i 0 ..^ M V i *
57 56 adantr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 V i *
58 fzofzp1 i 0 ..^ M i + 1 0 M
59 58 adantl φ i 0 ..^ M i + 1 0 M
60 51 59 ffvelrnd φ i 0 ..^ M V i + 1 A + X B + X
61 49 60 sseldd φ i 0 ..^ M V i + 1
62 61 rexrd φ i 0 ..^ M V i + 1 *
63 62 adantr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 V i + 1 *
64 4 ad2antrr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 X
65 elioore s Q i Q i + 1 s
66 65 adantl φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 s
67 64 66 readdcld φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 X + s
68 4 recnd φ X
69 68 adantr φ i 0 ..^ M X
70 1 2 iccssred φ A B
71 70 adantr φ i 0 ..^ M A B
72 40 53 ffvelrnd φ i 0 ..^ M Q i A B
73 71 72 sseldd φ i 0 ..^ M Q i
74 73 recnd φ i 0 ..^ M Q i
75 69 74 addcomd φ i 0 ..^ M X + Q i = Q i + X
76 4 adantr φ i 0 ..^ M X
77 55 76 resubcld φ i 0 ..^ M V i X
78 11 fvmpt2 i 0 M V i X Q i = V i X
79 53 77 78 syl2anc φ i 0 ..^ M Q i = V i X
80 79 oveq1d φ i 0 ..^ M Q i + X = V i - X + X
81 55 recnd φ i 0 ..^ M V i
82 81 69 npcand φ i 0 ..^ M V i - X + X = V i
83 75 80 82 3eqtrrd φ i 0 ..^ M V i = X + Q i
84 83 adantr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 V i = X + Q i
85 73 adantr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 Q i
86 73 rexrd φ i 0 ..^ M Q i *
87 86 adantr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 Q i *
88 40 71 fssd φ i 0 ..^ M Q : 0 M
89 88 59 ffvelrnd φ i 0 ..^ M Q i + 1
90 89 rexrd φ i 0 ..^ M Q i + 1 *
91 90 adantr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 Q i + 1 *
92 simpr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 s Q i Q i + 1
93 ioogtlb Q i * Q i + 1 * s Q i Q i + 1 Q i < s
94 87 91 92 93 syl3anc φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 Q i < s
95 85 66 64 94 ltadd2dd φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 X + Q i < X + s
96 84 95 eqbrtrd φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 V i < X + s
97 89 adantr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 Q i + 1
98 iooltub Q i * Q i + 1 * s Q i Q i + 1 s < Q i + 1
99 87 91 92 98 syl3anc φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 s < Q i + 1
100 66 97 64 99 ltadd2dd φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 X + s < X + Q i + 1
101 fveq2 i = j V i = V j
102 101 oveq1d i = j V i X = V j X
103 102 cbvmptv i 0 M V i X = j 0 M V j X
104 11 103 eqtri Q = j 0 M V j X
105 104 a1i φ i 0 ..^ M Q = j 0 M V j X
106 fveq2 j = i + 1 V j = V i + 1
107 106 oveq1d j = i + 1 V j X = V i + 1 X
108 107 adantl φ i 0 ..^ M j = i + 1 V j X = V i + 1 X
109 61 76 resubcld φ i 0 ..^ M V i + 1 X
110 105 108 59 109 fvmptd φ i 0 ..^ M Q i + 1 = V i + 1 X
111 110 oveq2d φ i 0 ..^ M X + Q i + 1 = X + V i + 1 - X
112 61 recnd φ i 0 ..^ M V i + 1
113 69 112 pncan3d φ i 0 ..^ M X + V i + 1 - X = V i + 1
114 111 113 eqtrd φ i 0 ..^ M X + Q i + 1 = V i + 1
115 114 adantr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 X + Q i + 1 = V i + 1
116 100 115 breqtrd φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 X + s < V i + 1
117 57 63 67 96 116 eliood φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 X + s V i V i + 1
118 fvres X + s V i V i + 1 F V i V i + 1 X + s = F X + s
119 117 118 syl φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 F V i V i + 1 X + s = F X + s
120 119 eqcomd φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 F X + s = F V i V i + 1 X + s
121 120 mpteq2dva φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 F X + s = s Q i Q i + 1 F V i V i + 1 X + s
122 ioosscn V i V i + 1
123 122 a1i φ i 0 ..^ M V i V i + 1
124 ioosscn Q i Q i + 1
125 124 a1i φ i 0 ..^ M Q i Q i + 1
126 123 8 125 69 117 fourierdlem23 φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 F V i V i + 1 X + s : Q i Q i + 1 cn
127 121 126 eqeltrd φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 F X + s : Q i Q i + 1 cn
128 eqid s D s = s D s
129 ax-resscn
130 ssid
131 cncfss cn cn
132 129 130 131 mp2an cn cn
133 26 feqmptd φ D = s D s
134 133 eqcomd φ s D s = D
135 134 13 eqeltrd φ s D s : cn
136 132 135 sseldi φ s D s : cn
137 136 adantr φ i 0 ..^ M s D s : cn
138 43 71 sstrd φ i 0 ..^ M Q i Q i + 1
139 130 a1i φ i 0 ..^ M
140 26 adantr φ s Q i Q i + 1 D :
141 65 adantl φ s Q i Q i + 1 s
142 140 141 ffvelrnd φ s Q i Q i + 1 D s
143 142 recnd φ s Q i Q i + 1 D s
144 143 adantlr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 D s
145 128 137 138 139 144 cncfmptssg φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 D s : Q i Q i + 1 cn
146 127 145 mulcncf φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 F X + s D s : Q i Q i + 1 cn
147 45 146 eqeltrd φ i 0 ..^ M G Q i Q i + 1 : Q i Q i + 1 cn
148 eqid s Q i Q i + 1 F X + s = s Q i Q i + 1 F X + s
149 eqid s Q i Q i + 1 D s = s Q i Q i + 1 D s
150 eqid s Q i Q i + 1 F X + s D s = s Q i Q i + 1 F X + s D s
151 3 adantr φ s Q i Q i + 1 F :
152 4 adantr φ s Q i Q i + 1 X
153 152 141 readdcld φ s Q i Q i + 1 X + s
154 151 153 ffvelrnd φ s Q i Q i + 1 F X + s
155 154 recnd φ s Q i Q i + 1 F X + s
156 155 adantlr φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 F X + s
157 3 adantr φ i 0 ..^ M F :
158 ioossre V i V i + 1
159 158 a1i φ i 0 ..^ M V i V i + 1
160 85 94 gtned φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 s Q i
161 83 oveq2d φ i 0 ..^ M F V i V i + 1 lim V i = F V i V i + 1 lim X + Q i
162 9 161 eleqtrd φ i 0 ..^ M R F V i V i + 1 lim X + Q i
163 157 76 138 148 117 159 160 162 74 fourierdlem53 φ i 0 ..^ M R s Q i Q i + 1 F X + s lim Q i
164 limcresi s D s lim Q i s D s Q i Q i + 1 lim Q i
165 132 13 sseldi φ D : cn
166 165 adantr φ i 0 ..^ M D : cn
167 166 73 cnlimci φ i 0 ..^ M D Q i D lim Q i
168 133 oveq1d φ D lim Q i = s D s lim Q i
169 168 adantr φ i 0 ..^ M D lim Q i = s D s lim Q i
170 167 169 eleqtrd φ i 0 ..^ M D Q i s D s lim Q i
171 164 170 sseldi φ i 0 ..^ M D Q i s D s Q i Q i + 1 lim Q i
172 138 resmptd φ i 0 ..^ M s D s Q i Q i + 1 = s Q i Q i + 1 D s
173 172 oveq1d φ i 0 ..^ M s D s Q i Q i + 1 lim Q i = s Q i Q i + 1 D s lim Q i
174 171 173 eleqtrd φ i 0 ..^ M D Q i s Q i Q i + 1 D s lim Q i
175 148 149 150 156 144 163 174 mullimc φ i 0 ..^ M R D Q i s Q i Q i + 1 F X + s D s lim Q i
176 14 reseq1i G Q i Q i + 1 = s A B F X + s D s Q i Q i + 1
177 176 44 syl5req φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 F X + s D s = G Q i Q i + 1
178 177 oveq1d φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 F X + s D s lim Q i = G Q i Q i + 1 lim Q i
179 175 178 eleqtrd φ i 0 ..^ M R D Q i G Q i Q i + 1 lim Q i
180 66 99 ltned φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 s Q i + 1
181 114 eqcomd φ i 0 ..^ M V i + 1 = X + Q i + 1
182 181 oveq2d φ i 0 ..^ M F V i V i + 1 lim V i + 1 = F V i V i + 1 lim X + Q i + 1
183 10 182 eleqtrd φ i 0 ..^ M L F V i V i + 1 lim X + Q i + 1
184 89 recnd φ i 0 ..^ M Q i + 1
185 157 76 138 148 117 159 180 183 184 fourierdlem53 φ i 0 ..^ M L s Q i Q i + 1 F X + s lim Q i + 1
186 limcresi s D s lim Q i + 1 s D s Q i Q i + 1 lim Q i + 1
187 166 89 cnlimci φ i 0 ..^ M D Q i + 1 D lim Q i + 1
188 133 oveq1d φ D lim Q i + 1 = s D s lim Q i + 1
189 188 adantr φ i 0 ..^ M D lim Q i + 1 = s D s lim Q i + 1
190 187 189 eleqtrd φ i 0 ..^ M D Q i + 1 s D s lim Q i + 1
191 186 190 sseldi φ i 0 ..^ M D Q i + 1 s D s Q i Q i + 1 lim Q i + 1
192 172 oveq1d φ i 0 ..^ M s D s Q i Q i + 1 lim Q i + 1 = s Q i Q i + 1 D s lim Q i + 1
193 191 192 eleqtrd φ i 0 ..^ M D Q i + 1 s Q i Q i + 1 D s lim Q i + 1
194 148 149 150 156 144 185 193 mullimc φ i 0 ..^ M L D Q i + 1 s Q i Q i + 1 F X + s D s lim Q i + 1
195 177 oveq1d φ i 0 ..^ M s Q i Q i + 1 F X + s D s lim Q i + 1 = G Q i Q i + 1 lim Q i + 1
196 194 195 eleqtrd φ i 0 ..^ M L D Q i + 1 G Q i Q i + 1 lim Q i + 1
197 12 6 15 31 147 179 196 fourierdlem69 φ G 𝐿 1