Metamath Proof Explorer


Theorem fourierdlem90

Description: Given a piecewise continuous function, it is still continuous with respect to an open interval of the moved partition. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem90.p P=mp0m|p0=Apm=Bi0..^mpi<pi+1
fourierdlem90.t T=BA
fourierdlem90.m φM
fourierdlem90.q φQPM
fourierdlem90.f φF:
fourierdlem90.6 φxFx+T=Fx
fourierdlem90.fcn φi0..^MFQiQi+1:QiQi+1cn
fourierdlem90.c φC
fourierdlem90.d φDC+∞
fourierdlem90.o O=mp0m|p0=Cpm=Di0..^mpi<pi+1
fourierdlem90.h H=CDyCD|ky+kTranQ
fourierdlem90.n N=H1
fourierdlem90.s S=ιf|fIsom<,<0NH
fourierdlem90.e E=xx+BxTT
fourierdlem90.J L=yABify=BAy
fourierdlem90.17 φJ0..^N
fourierdlem90.u U=SJ+1ESJ+1
fourierdlem90.g G=FLESJESJ+1
fourierdlem90.r R=yLESJ+UESJ+1+UGyU
fourierdlem90.i I=xsupi0..^M|QiLEx<
Assertion fourierdlem90 φFSJSJ+1:SJSJ+1cn

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem90.p P=mp0m|p0=Apm=Bi0..^mpi<pi+1
2 fourierdlem90.t T=BA
3 fourierdlem90.m φM
4 fourierdlem90.q φQPM
5 fourierdlem90.f φF:
6 fourierdlem90.6 φxFx+T=Fx
7 fourierdlem90.fcn φi0..^MFQiQi+1:QiQi+1cn
8 fourierdlem90.c φC
9 fourierdlem90.d φDC+∞
10 fourierdlem90.o O=mp0m|p0=Cpm=Di0..^mpi<pi+1
11 fourierdlem90.h H=CDyCD|ky+kTranQ
12 fourierdlem90.n N=H1
13 fourierdlem90.s S=ιf|fIsom<,<0NH
14 fourierdlem90.e E=xx+BxTT
15 fourierdlem90.J L=yABify=BAy
16 fourierdlem90.17 φJ0..^N
17 fourierdlem90.u U=SJ+1ESJ+1
18 fourierdlem90.g G=FLESJESJ+1
19 fourierdlem90.r R=yLESJ+UESJ+1+UGyU
20 fourierdlem90.i I=xsupi0..^M|QiLEx<
21 1 3 4 fourierdlem11 φABA<B
22 21 simp1d φA
23 21 simp2d φB
24 22 23 iccssred φAB
25 21 simp3d φA<B
26 22 23 25 15 fourierdlem17 φL:ABAB
27 22 23 25 2 14 fourierdlem4 φE:AB
28 elioore DC+∞D
29 9 28 syl φD
30 elioo4g DC+∞C*+∞*DC<DD<+∞
31 9 30 sylib φC*+∞*DC<DD<+∞
32 31 simprd φC<DD<+∞
33 32 simpld φC<D
34 2 1 3 4 8 29 33 10 11 12 13 fourierdlem54 φNSONSIsom<,<0NH
35 34 simpld φNSON
36 35 simprd φSON
37 35 simpld φN
38 10 fourierdlem2 NSONS0NS0=CSN=Di0..^NSi<Si+1
39 37 38 syl φSONS0NS0=CSN=Di0..^NSi<Si+1
40 36 39 mpbid φS0NS0=CSN=Di0..^NSi<Si+1
41 40 simpld φS0N
42 elmapi S0NS:0N
43 41 42 syl φS:0N
44 elfzofz J0..^NJ0N
45 16 44 syl φJ0N
46 43 45 ffvelcdmd φSJ
47 27 46 ffvelcdmd φESJAB
48 26 47 ffvelcdmd φLESJAB
49 24 48 sseldd φLESJ
50 22 rexrd φA*
51 iocssre A*BAB
52 50 23 51 syl2anc φAB
53 fzofzp1 J0..^NJ+10N
54 16 53 syl φJ+10N
55 43 54 ffvelcdmd φSJ+1
56 27 55 ffvelcdmd φESJ+1AB
57 52 56 sseldd φESJ+1
58 eqid LESJESJ+1=LESJESJ+1
59 55 57 resubcld φSJ+1ESJ+1
60 17 59 eqeltrid φU
61 eqid LESJ+UESJ+1+U=LESJ+UESJ+1+U
62 eleq1 j=Jj0..^NJ0..^N
63 62 anbi2d j=Jφj0..^NφJ0..^N
64 fveq2 j=JSj=SJ
65 64 fveq2d j=JESj=ESJ
66 65 fveq2d j=JLESj=LESJ
67 oveq1 j=Jj+1=J+1
68 67 fveq2d j=JSj+1=SJ+1
69 68 fveq2d j=JESj+1=ESJ+1
70 66 69 oveq12d j=JLESjESj+1=LESJESJ+1
71 64 fveq2d j=JISj=ISJ
72 71 fveq2d j=JQISj=QISJ
73 71 oveq1d j=JISj+1=ISJ+1
74 73 fveq2d j=JQISj+1=QISJ+1
75 72 74 oveq12d j=JQISjQISj+1=QISJQISJ+1
76 70 75 sseq12d j=JLESjESj+1QISjQISj+1LESJESJ+1QISJQISJ+1
77 63 76 imbi12d j=Jφj0..^NLESjESj+1QISjQISj+1φJ0..^NLESJESJ+1QISJQISJ+1
78 2 oveq2i kT=kBA
79 78 oveq2i y+kT=y+kBA
80 79 eleq1i y+kTranQy+kBAranQ
81 80 rexbii ky+kTranQky+kBAranQ
82 81 a1i yCDky+kTranQky+kBAranQ
83 82 rabbiia yCD|ky+kTranQ=yCD|ky+kBAranQ
84 83 uneq2i CDyCD|ky+kTranQ=CDyCD|ky+kBAranQ
85 11 84 eqtri H=CDyCD|ky+kBAranQ
86 id y=xy=x
87 2 eqcomi BA=T
88 87 oveq2i kBA=kT
89 88 a1i y=xkBA=kT
90 86 89 oveq12d y=xy+kBA=x+kT
91 90 eleq1d y=xy+kBAranQx+kTranQ
92 91 rexbidv y=xky+kBAranQkx+kTranQ
93 92 cbvrabv yCD|ky+kBAranQ=xCD|kx+kTranQ
94 93 uneq2i CDyCD|ky+kBAranQ=CDxCD|kx+kTranQ
95 85 94 eqtri H=CDxCD|kx+kTranQ
96 eqid Sj+ifSj+1Sj<Q1ASj+1Sj2Q1A2=Sj+ifSj+1Sj<Q1ASj+1Sj2Q1A2
97 2 1 3 4 8 29 33 10 95 12 13 14 15 96 20 fourierdlem79 φj0..^NLESjESj+1QISjQISj+1
98 77 97 vtoclg J0..^NφJ0..^NLESJESJ+1QISJQISJ+1
99 98 anabsi7 φJ0..^NLESJESJ+1QISJQISJ+1
100 16 99 mpdan φLESJESJ+1QISJQISJ+1
101 100 resabs1d φFQISJQISJ+1LESJESJ+1=FLESJESJ+1
102 101 eqcomd φFLESJESJ+1=FQISJQISJ+1LESJESJ+1
103 1 3 4 2 14 15 20 fourierdlem37 φI:0..^Mxsupi0..^M|QiLEx<i0..^M|QiLEx
104 103 simpld φI:0..^M
105 104 46 ffvelcdmd φISJ0..^M
106 105 ancli φφISJ0..^M
107 eleq1 i=ISJi0..^MISJ0..^M
108 107 anbi2d i=ISJφi0..^MφISJ0..^M
109 fveq2 i=ISJQi=QISJ
110 oveq1 i=ISJi+1=ISJ+1
111 110 fveq2d i=ISJQi+1=QISJ+1
112 109 111 oveq12d i=ISJQiQi+1=QISJQISJ+1
113 112 reseq2d i=ISJFQiQi+1=FQISJQISJ+1
114 112 oveq1d i=ISJQiQi+1cn=QISJQISJ+1cn
115 113 114 eleq12d i=ISJFQiQi+1:QiQi+1cnFQISJQISJ+1:QISJQISJ+1cn
116 108 115 imbi12d i=ISJφi0..^MFQiQi+1:QiQi+1cnφISJ0..^MFQISJQISJ+1:QISJQISJ+1cn
117 116 7 vtoclg ISJ0..^MφISJ0..^MFQISJQISJ+1:QISJQISJ+1cn
118 105 106 117 sylc φFQISJQISJ+1:QISJQISJ+1cn
119 rescncf LESJESJ+1QISJQISJ+1FQISJQISJ+1:QISJQISJ+1cnFQISJQISJ+1LESJESJ+1:LESJESJ+1cn
120 100 118 119 sylc φFQISJQISJ+1LESJESJ+1:LESJESJ+1cn
121 102 120 eqeltrd φFLESJESJ+1:LESJESJ+1cn
122 18 121 eqeltrid φG:LESJESJ+1cn
123 49 57 58 60 61 122 19 cncfshiftioo φR:LESJ+UESJ+1+Ucn
124 19 a1i φR=yLESJ+UESJ+1+UGyU
125 17 oveq2i LESJ+U=LESJ+SJ+1-ESJ+1
126 125 a1i φLESJ+U=LESJ+SJ+1-ESJ+1
127 69 66 oveq12d j=JESj+1LESj=ESJ+1LESJ
128 68 64 oveq12d j=JSj+1Sj=SJ+1SJ
129 127 128 eqeq12d j=JESj+1LESj=Sj+1SjESJ+1LESJ=SJ+1SJ
130 63 129 imbi12d j=Jφj0..^NESj+1LESj=Sj+1SjφJ0..^NESJ+1LESJ=SJ+1SJ
131 85 fveq2i H=CDyCD|ky+kBAranQ
132 131 oveq1i H1=CDyCD|ky+kBAranQ1
133 12 132 eqtri N=CDyCD|ky+kBAranQ1
134 isoeq5 H=CDyCD|ky+kBAranQfIsom<,<0NHfIsom<,<0NCDyCD|ky+kBAranQ
135 85 134 ax-mp fIsom<,<0NHfIsom<,<0NCDyCD|ky+kBAranQ
136 135 iotabii ιf|fIsom<,<0NH=ιf|fIsom<,<0NCDyCD|ky+kBAranQ
137 13 136 eqtri S=ιf|fIsom<,<0NCDyCD|ky+kBAranQ
138 eqid Sj+B-ESj=Sj+B-ESj
139 1 2 3 4 8 9 10 133 137 14 15 138 fourierdlem65 φj0..^NESj+1LESj=Sj+1Sj
140 130 139 vtoclg J0..^NφJ0..^NESJ+1LESJ=SJ+1SJ
141 140 anabsi7 φJ0..^NESJ+1LESJ=SJ+1SJ
142 16 141 mpdan φESJ+1LESJ=SJ+1SJ
143 57 recnd φESJ+1
144 55 recnd φSJ+1
145 8 29 iccssred φCD
146 ax-resscn
147 145 146 sstrdi φCD
148 10 37 36 fourierdlem15 φS:0NCD
149 148 45 ffvelcdmd φSJCD
150 147 149 sseldd φSJ
151 144 150 subcld φSJ+1SJ
152 49 recnd φLESJ
153 143 151 152 subsub23d φESJ+1SJ+1SJ=LESJESJ+1LESJ=SJ+1SJ
154 142 153 mpbird φESJ+1SJ+1SJ=LESJ
155 154 eqcomd φLESJ=ESJ+1SJ+1SJ
156 155 oveq1d φLESJ+SJ+1-ESJ+1=ESJ+1SJ+1SJ+SJ+1-ESJ+1
157 143 151 subcld φESJ+1SJ+1SJ
158 157 144 143 addsub12d φESJ+1SJ+1SJ+SJ+1-ESJ+1=SJ+1+ESJ+1SJ+1SJ-ESJ+1
159 143 151 143 sub32d φESJ+1-SJ+1SJ-ESJ+1=ESJ+1-ESJ+1-SJ+1SJ
160 143 subidd φESJ+1ESJ+1=0
161 160 oveq1d φESJ+1-ESJ+1-SJ+1SJ=0SJ+1SJ
162 df-neg SJ+1SJ=0SJ+1SJ
163 144 150 negsubdi2d φSJ+1SJ=SJSJ+1
164 162 163 eqtr3id φ0SJ+1SJ=SJSJ+1
165 159 161 164 3eqtrd φESJ+1-SJ+1SJ-ESJ+1=SJSJ+1
166 165 oveq2d φSJ+1+ESJ+1SJ+1SJ-ESJ+1=SJ+1+SJ-SJ+1
167 144 150 pncan3d φSJ+1+SJ-SJ+1=SJ
168 158 166 167 3eqtrd φESJ+1SJ+1SJ+SJ+1-ESJ+1=SJ
169 126 156 168 3eqtrd φLESJ+U=SJ
170 17 oveq2i ESJ+1+U=ESJ+1+SJ+1-ESJ+1
171 143 144 pncan3d φESJ+1+SJ+1-ESJ+1=SJ+1
172 170 171 eqtrid φESJ+1+U=SJ+1
173 169 172 oveq12d φLESJ+UESJ+1+U=SJSJ+1
174 173 mpteq1d φyLESJ+UESJ+1+UGyU=ySJSJ+1GyU
175 5 feqmptd φF=yFy
176 175 reseq1d φFSJSJ+1=yFySJSJ+1
177 ioossre SJSJ+1
178 177 a1i φSJSJ+1
179 178 resmptd φyFySJSJ+1=ySJSJ+1Fy
180 18 fveq1i GyU=FLESJESJ+1yU
181 180 a1i φySJSJ+1GyU=FLESJESJ+1yU
182 49 adantr φySJSJ+1LESJ
183 182 rexrd φySJSJ+1LESJ*
184 57 adantr φySJSJ+1ESJ+1
185 184 rexrd φySJSJ+1ESJ+1*
186 178 sselda φySJSJ+1y
187 60 adantr φySJSJ+1U
188 186 187 resubcld φySJSJ+1yU
189 46 rexrd φSJ*
190 189 adantr φySJSJ+1SJ*
191 55 rexrd φSJ+1*
192 191 adantr φySJSJ+1SJ+1*
193 simpr φySJSJ+1ySJSJ+1
194 ioogtlb SJ*SJ+1*ySJSJ+1SJ<y
195 190 192 193 194 syl3anc φySJSJ+1SJ<y
196 169 adantr φySJSJ+1LESJ+U=SJ
197 186 recnd φySJSJ+1y
198 187 recnd φySJSJ+1U
199 197 198 npcand φySJSJ+1y-U+U=y
200 195 196 199 3brtr4d φySJSJ+1LESJ+U<y-U+U
201 182 188 187 ltadd1d φySJSJ+1LESJ<yULESJ+U<y-U+U
202 200 201 mpbird φySJSJ+1LESJ<yU
203 iooltub SJ*SJ+1*ySJSJ+1y<SJ+1
204 190 192 193 203 syl3anc φySJSJ+1y<SJ+1
205 172 adantr φySJSJ+1ESJ+1+U=SJ+1
206 204 199 205 3brtr4d φySJSJ+1y-U+U<ESJ+1+U
207 188 184 187 ltadd1d φySJSJ+1yU<ESJ+1y-U+U<ESJ+1+U
208 206 207 mpbird φySJSJ+1yU<ESJ+1
209 183 185 188 202 208 eliood φySJSJ+1yULESJESJ+1
210 fvres yULESJESJ+1FLESJESJ+1yU=FyU
211 209 210 syl φySJSJ+1FLESJESJ+1yU=FyU
212 17 oveq2i yU=ySJ+1ESJ+1
213 212 a1i φySJSJ+1yU=ySJ+1ESJ+1
214 144 adantr φySJSJ+1SJ+1
215 143 adantr φySJSJ+1ESJ+1
216 197 214 215 subsub2d φySJSJ+1ySJ+1ESJ+1=y+ESJ+1-SJ+1
217 215 214 subcld φySJSJ+1ESJ+1SJ+1
218 23 22 resubcld φBA
219 2 218 eqeltrid φT
220 219 recnd φT
221 220 adantr φySJSJ+1T
222 22 23 posdifd φA<B0<BA
223 25 222 mpbid φ0<BA
224 223 2 breqtrrdi φ0<T
225 224 gt0ne0d φT0
226 225 adantr φySJSJ+1T0
227 217 221 226 divcan1d φySJSJ+1ESJ+1SJ+1TT=ESJ+1SJ+1
228 227 eqcomd φySJSJ+1ESJ+1SJ+1=ESJ+1SJ+1TT
229 228 oveq2d φySJSJ+1y+ESJ+1-SJ+1=y+ESJ+1SJ+1TT
230 213 216 229 3eqtrd φySJSJ+1yU=y+ESJ+1SJ+1TT
231 230 fveq2d φySJSJ+1FyU=Fy+ESJ+1SJ+1TT
232 5 adantr φySJSJ+1F:
233 219 adantr φySJSJ+1T
234 14 a1i φE=xx+BxTT
235 id x=SJ+1x=SJ+1
236 oveq2 x=SJ+1Bx=BSJ+1
237 236 oveq1d x=SJ+1BxT=BSJ+1T
238 237 fveq2d x=SJ+1BxT=BSJ+1T
239 238 oveq1d x=SJ+1BxTT=BSJ+1TT
240 235 239 oveq12d x=SJ+1x+BxTT=SJ+1+BSJ+1TT
241 240 adantl φx=SJ+1x+BxTT=SJ+1+BSJ+1TT
242 23 55 resubcld φBSJ+1
243 242 219 225 redivcld φBSJ+1T
244 243 flcld φBSJ+1T
245 244 zred φBSJ+1T
246 245 219 remulcld φBSJ+1TT
247 55 246 readdcld φSJ+1+BSJ+1TT
248 234 241 55 247 fvmptd φESJ+1=SJ+1+BSJ+1TT
249 248 oveq1d φESJ+1SJ+1=SJ+1+BSJ+1TT-SJ+1
250 245 recnd φBSJ+1T
251 250 220 mulcld φBSJ+1TT
252 144 251 pncan2d φSJ+1+BSJ+1TT-SJ+1=BSJ+1TT
253 249 252 eqtrd φESJ+1SJ+1=BSJ+1TT
254 253 oveq1d φESJ+1SJ+1T=BSJ+1TTT
255 250 220 225 divcan4d φBSJ+1TTT=BSJ+1T
256 254 255 eqtrd φESJ+1SJ+1T=BSJ+1T
257 256 244 eqeltrd φESJ+1SJ+1T
258 257 adantr φySJSJ+1ESJ+1SJ+1T
259 6 adantlr φySJSJ+1xFx+T=Fx
260 232 233 258 186 259 fperiodmul φySJSJ+1Fy+ESJ+1SJ+1TT=Fy
261 231 260 eqtrd φySJSJ+1FyU=Fy
262 181 211 261 3eqtrrd φySJSJ+1Fy=GyU
263 262 mpteq2dva φySJSJ+1Fy=ySJSJ+1GyU
264 176 179 263 3eqtrrd φySJSJ+1GyU=FSJSJ+1
265 124 174 264 3eqtrd φR=FSJSJ+1
266 173 oveq1d φLESJ+UESJ+1+Ucn=SJSJ+1cn
267 123 265 266 3eltr3d φFSJSJ+1:SJSJ+1cn