Metamath Proof Explorer


Theorem knoppcn

Description: The continuous nowhere differentiable function W ( Knopp, K. (1918). Math. Z. 2, 1-26 ) is, in fact, continuous. (Contributed by Asger C. Ipsen, 4-Apr-2021) (Revised by Asger C. Ipsen, 5-Jul-2021)

Ref Expression
Hypotheses knoppcn.t โŠข ๐‘‡ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( abs โ€˜ ( ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ฅ + ( 1 / 2 ) ) ) โˆ’ ๐‘ฅ ) ) )
knoppcn.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ถ โ†‘ ๐‘› ) ยท ( ๐‘‡ โ€˜ ( ( ( 2 ยท ๐‘ ) โ†‘ ๐‘› ) ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) )
knoppcn.w โŠข ๐‘Š = ( ๐‘ค โˆˆ โ„ โ†ฆ ฮฃ ๐‘– โˆˆ โ„•0 ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ๐‘– ) )
knoppcn.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
knoppcn.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ )
knoppcn.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ๐ถ ) < 1 )
Assertion knoppcn ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ ( โ„ โ€“cnโ†’ โ„‚ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 knoppcn.t โŠข ๐‘‡ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( abs โ€˜ ( ( โŒŠ โ€˜ ( ๐‘ฅ + ( 1 / 2 ) ) ) โˆ’ ๐‘ฅ ) ) )
2 knoppcn.f โŠข ๐น = ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ถ โ†‘ ๐‘› ) ยท ( ๐‘‡ โ€˜ ( ( ( 2 ยท ๐‘ ) โ†‘ ๐‘› ) ยท ๐‘ฆ ) ) ) ) )
3 knoppcn.w โŠข ๐‘Š = ( ๐‘ค โˆˆ โ„ โ†ฆ ฮฃ ๐‘– โˆˆ โ„•0 ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ๐‘– ) )
4 knoppcn.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
5 knoppcn.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ )
6 knoppcn.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ๐ถ ) < 1 )
7 nn0uz โŠข โ„•0 = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 )
8 0zd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ โ„ค )
9 1 2 4 5 knoppcnlem11 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 0 ( โˆ˜f + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) ) : โ„•0 โŸถ ( โ„ โ€“cnโ†’ โ„‚ ) )
10 1 2 3 4 5 6 knoppcnlem9 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 0 ( โˆ˜f + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ๐‘ง โˆˆ โ„ โ†ฆ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘ง ) โ€˜ ๐‘š ) ) ) ) ( โ‡๐‘ข โ€˜ โ„ ) ๐‘Š )
11 7 8 9 10 ulmcn โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ ( โ„ โ€“cnโ†’ โ„‚ ) )