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Theorem knoppndvlem10

Description: Lemma for knoppndv . (Contributed by Asger C. Ipsen, 15-Jun-2021) (Revised by Asger C. Ipsen, 5-Jul-2021)

Ref Expression
Hypotheses knoppndvlem10.t 𝑇 = ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ ( abs ‘ ( ( ⌊ ‘ ( 𝑥 + ( 1 / 2 ) ) ) − 𝑥 ) ) )
knoppndvlem10.f 𝐹 = ( 𝑦 ∈ ℝ ↦ ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( ( 𝐶𝑛 ) · ( 𝑇 ‘ ( ( ( 2 · 𝑁 ) ↑ 𝑛 ) · 𝑦 ) ) ) ) )
knoppndvlem10.a 𝐴 = ( ( ( ( 2 · 𝑁 ) ↑ - 𝐽 ) / 2 ) · 𝑀 )
knoppndvlem10.b 𝐵 = ( ( ( ( 2 · 𝑁 ) ↑ - 𝐽 ) / 2 ) · ( 𝑀 + 1 ) )
knoppndvlem10.c ( 𝜑𝐶 ∈ ( - 1 (,) 1 ) )
knoppndvlem10.j ( 𝜑𝐽 ∈ ℕ0 )
knoppndvlem10.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
knoppndvlem10.n ( 𝜑𝑁 ∈ ℕ )
Assertion knoppndvlem10 ( 𝜑 → ( abs ‘ ( ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ) ) = ( ( ( abs ‘ 𝐶 ) ↑ 𝐽 ) / 2 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 knoppndvlem10.t 𝑇 = ( 𝑥 ∈ ℝ ↦ ( abs ‘ ( ( ⌊ ‘ ( 𝑥 + ( 1 / 2 ) ) ) − 𝑥 ) ) )
2 knoppndvlem10.f 𝐹 = ( 𝑦 ∈ ℝ ↦ ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( ( 𝐶𝑛 ) · ( 𝑇 ‘ ( ( ( 2 · 𝑁 ) ↑ 𝑛 ) · 𝑦 ) ) ) ) )
3 knoppndvlem10.a 𝐴 = ( ( ( ( 2 · 𝑁 ) ↑ - 𝐽 ) / 2 ) · 𝑀 )
4 knoppndvlem10.b 𝐵 = ( ( ( ( 2 · 𝑁 ) ↑ - 𝐽 ) / 2 ) · ( 𝑀 + 1 ) )
5 knoppndvlem10.c ( 𝜑𝐶 ∈ ( - 1 (,) 1 ) )
6 knoppndvlem10.j ( 𝜑𝐽 ∈ ℕ0 )
7 knoppndvlem10.m ( 𝜑𝑀 ∈ ℤ )
8 knoppndvlem10.n ( 𝜑𝑁 ∈ ℕ )
9 5 adantr ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → 𝐶 ∈ ( - 1 (,) 1 ) )
10 6 adantr ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → 𝐽 ∈ ℕ0 )
11 7 peano2zd ( 𝜑 → ( 𝑀 + 1 ) ∈ ℤ )
12 11 adantr ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → ( 𝑀 + 1 ) ∈ ℤ )
13 8 adantr ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → 𝑁 ∈ ℕ )
14 notnot ( 2 ∥ 𝑀 → ¬ ¬ 2 ∥ 𝑀 )
15 14 adantl ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → ¬ ¬ 2 ∥ 𝑀 )
16 7 adantr ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → 𝑀 ∈ ℤ )
17 oddp1even ( 𝑀 ∈ ℤ → ( ¬ 2 ∥ 𝑀 ↔ 2 ∥ ( 𝑀 + 1 ) ) )
18 16 17 syl ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ¬ 2 ∥ 𝑀 ↔ 2 ∥ ( 𝑀 + 1 ) ) )
19 15 18 mtbid ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → ¬ 2 ∥ ( 𝑀 + 1 ) )
20 1 2 4 9 10 12 13 19 knoppndvlem9 ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) = ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) )
21 15 notnotrd ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → 2 ∥ 𝑀 )
22 1 2 3 9 10 16 13 21 knoppndvlem8 ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) = 0 )
23 20 22 oveq12d ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ) = ( ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) − 0 ) )
24 5 knoppndvlem3 ( 𝜑 → ( 𝐶 ∈ ℝ ∧ ( abs ‘ 𝐶 ) < 1 ) )
25 24 simpld ( 𝜑𝐶 ∈ ℝ )
26 25 recnd ( 𝜑𝐶 ∈ ℂ )
27 26 6 expcld ( 𝜑 → ( 𝐶𝐽 ) ∈ ℂ )
28 2cnd ( 𝜑 → 2 ∈ ℂ )
29 2ne0 2 ≠ 0
30 29 a1i ( 𝜑 → 2 ≠ 0 )
31 27 28 30 divcld ( 𝜑 → ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) ∈ ℂ )
32 31 subid1d ( 𝜑 → ( ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) − 0 ) = ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) )
33 32 adantr ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) − 0 ) = ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) )
34 23 33 eqtrd ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ) = ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) )
35 34 fveq2d ( ( 𝜑 ∧ 2 ∥ 𝑀 ) → ( abs ‘ ( ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ) ) = ( abs ‘ ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) ) )
36 4 a1i ( 𝜑𝐵 = ( ( ( ( 2 · 𝑁 ) ↑ - 𝐽 ) / 2 ) · ( 𝑀 + 1 ) ) )
37 6 nn0zd ( 𝜑𝐽 ∈ ℤ )
38 8 37 11 knoppndvlem1 ( 𝜑 → ( ( ( ( 2 · 𝑁 ) ↑ - 𝐽 ) / 2 ) · ( 𝑀 + 1 ) ) ∈ ℝ )
39 36 38 eqeltrd ( 𝜑𝐵 ∈ ℝ )
40 1 2 8 25 39 6 knoppcnlem3 ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) ∈ ℝ )
41 40 recnd ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) ∈ ℂ )
42 3 a1i ( 𝜑𝐴 = ( ( ( ( 2 · 𝑁 ) ↑ - 𝐽 ) / 2 ) · 𝑀 ) )
43 8 37 7 knoppndvlem1 ( 𝜑 → ( ( ( ( 2 · 𝑁 ) ↑ - 𝐽 ) / 2 ) · 𝑀 ) ∈ ℝ )
44 42 43 eqeltrd ( 𝜑𝐴 ∈ ℝ )
45 1 2 8 25 44 6 knoppcnlem3 ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ∈ ℝ )
46 45 recnd ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ∈ ℂ )
47 41 46 abssubd ( 𝜑 → ( abs ‘ ( ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ) ) = ( abs ‘ ( ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) ) ) )
48 47 adantr ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ( abs ‘ ( ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ) ) = ( abs ‘ ( ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) ) ) )
49 5 adantr ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → 𝐶 ∈ ( - 1 (,) 1 ) )
50 6 adantr ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → 𝐽 ∈ ℕ0 )
51 7 adantr ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → 𝑀 ∈ ℤ )
52 8 adantr ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → 𝑁 ∈ ℕ )
53 simpr ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ¬ 2 ∥ 𝑀 )
54 1 2 3 49 50 51 52 53 knoppndvlem9 ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) = ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) )
55 11 adantr ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ( 𝑀 + 1 ) ∈ ℤ )
56 51 17 syl ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ¬ 2 ∥ 𝑀 ↔ 2 ∥ ( 𝑀 + 1 ) ) )
57 53 56 mpbid ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → 2 ∥ ( 𝑀 + 1 ) )
58 1 2 4 49 50 55 52 57 knoppndvlem8 ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) = 0 )
59 54 58 oveq12d ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) ) = ( ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) − 0 ) )
60 32 adantr ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) − 0 ) = ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) )
61 59 60 eqtrd ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ( ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) ) = ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) )
62 61 fveq2d ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ( abs ‘ ( ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) ) ) = ( abs ‘ ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) ) )
63 48 62 eqtrd ( ( 𝜑 ∧ ¬ 2 ∥ 𝑀 ) → ( abs ‘ ( ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ) ) = ( abs ‘ ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) ) )
64 35 63 pm2.61dan ( 𝜑 → ( abs ‘ ( ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ) ) = ( abs ‘ ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) ) )
65 27 28 30 absdivd ( 𝜑 → ( abs ‘ ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) ) = ( ( abs ‘ ( 𝐶𝐽 ) ) / ( abs ‘ 2 ) ) )
66 26 6 absexpd ( 𝜑 → ( abs ‘ ( 𝐶𝐽 ) ) = ( ( abs ‘ 𝐶 ) ↑ 𝐽 ) )
67 0le2 0 ≤ 2
68 2re 2 ∈ ℝ
69 68 absidi ( 0 ≤ 2 → ( abs ‘ 2 ) = 2 )
70 67 69 ax-mp ( abs ‘ 2 ) = 2
71 70 a1i ( 𝜑 → ( abs ‘ 2 ) = 2 )
72 66 71 oveq12d ( 𝜑 → ( ( abs ‘ ( 𝐶𝐽 ) ) / ( abs ‘ 2 ) ) = ( ( ( abs ‘ 𝐶 ) ↑ 𝐽 ) / 2 ) )
73 65 72 eqtrd ( 𝜑 → ( abs ‘ ( ( 𝐶𝐽 ) / 2 ) ) = ( ( ( abs ‘ 𝐶 ) ↑ 𝐽 ) / 2 ) )
74 64 73 eqtrd ( 𝜑 → ( abs ‘ ( ( ( 𝐹𝐵 ) ‘ 𝐽 ) − ( ( 𝐹𝐴 ) ‘ 𝐽 ) ) ) = ( ( ( abs ‘ 𝐶 ) ↑ 𝐽 ) / 2 ) )