Metamath Proof Explorer


Theorem cncfperiod

Description: A periodic continuous function stays continuous if the domain is shifted a period. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses cncfperiod.a ⊢ φ → A ⊆ ℂ
cncfperiod.t ⊢ φ → T ∈ ℝ
cncfperiod.b ⊢ B = x ∈ ℂ | ∃ y ∈ A x = y + T
cncfperiod.f ⊢ φ → F : dom ⁡ F ⟶ ℂ
cncfperiod.cssdmf ⊢ φ → B ⊆ dom ⁡ F
cncfperiod.fper ⊢ φ ∧ x ∈ A → F ⁡ x + T = F ⁡ x
cncfperiod.fcn ⊢ φ → F ↾ A : A ⟶cn ℂ
Assertion cncfperiod ⊢ φ → F ↾ B : B ⟶cn ℂ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cncfperiod.a ⊢ φ → A ⊆ ℂ
2 cncfperiod.t ⊢ φ → T ∈ ℝ
3 cncfperiod.b ⊢ B = x ∈ ℂ | ∃ y ∈ A x = y + T
4 cncfperiod.f ⊢ φ → F : dom ⁡ F ⟶ ℂ
5 cncfperiod.cssdmf ⊢ φ → B ⊆ dom ⁡ F
6 cncfperiod.fper ⊢ φ ∧ x ∈ A → F ⁡ x + T = F ⁡ x
7 cncfperiod.fcn ⊢ φ → F ↾ A : A ⟶cn ℂ
8 4 5 fssresd ⊢ φ → F ↾ B : B ⟶ ℂ
9 fvoveq1 ⊢ a = x − T → a − b = x - T - b
10 9 breq1d ⊢ a = x − T → a − b < z ↔ x - T - b < z
11 10 imbrov2fvoveq ⊢ a = x − T → a − b < z → F ↾ A ⁡ a − F ↾ A ⁡ b < w ↔ x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w
12 11 rexralbidv ⊢ a = x − T → ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ↾ A ⁡ a − F ↾ A ⁡ b < w ↔ ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w
13 12 ralbidv ⊢ a = x − T → ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ↾ A ⁡ a − F ↾ A ⁡ b < w ↔ ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w
14 7 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B → F ↾ A : A ⟶cn ℂ
15 1 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B → A ⊆ ℂ
16 ssidd ⊢ φ ∧ x ∈ B → ℂ ⊆ ℂ
17 elcncf ⊢ A ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ → F ↾ A : A ⟶cn ℂ ↔ F ↾ A : A ⟶ ℂ ∧ ∀ a ∈ A ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ↾ A ⁡ a − F ↾ A ⁡ b < w
18 15 16 17 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ B → F ↾ A : A ⟶cn ℂ ↔ F ↾ A : A ⟶ ℂ ∧ ∀ a ∈ A ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ↾ A ⁡ a − F ↾ A ⁡ b < w
19 14 18 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ B → F ↾ A : A ⟶ ℂ ∧ ∀ a ∈ A ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ↾ A ⁡ a − F ↾ A ⁡ b < w
20 19 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ B → ∀ a ∈ A ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ↾ A ⁡ a − F ↾ A ⁡ b < w
21 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ B
22 21 3 eleqtrdi ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ x ∈ ℂ | ∃ y ∈ A x = y + T
23 rabid ⊢ x ∈ x ∈ ℂ | ∃ y ∈ A x = y + T ↔ x ∈ ℂ ∧ ∃ y ∈ A x = y + T
24 22 23 sylib ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ ℂ ∧ ∃ y ∈ A x = y + T
25 24 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ B → ∃ y ∈ A x = y + T
26 oveq1 ⊢ x = y + T → x − T = y + T - T
27 26 3ad2ant3 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A ∧ x = y + T → x − T = y + T - T
28 1 sselda ⊢ φ ∧ y ∈ A → y ∈ ℂ
29 2 recnd ⊢ φ → T ∈ ℂ
30 29 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ A → T ∈ ℂ
31 28 30 pncand ⊢ φ ∧ y ∈ A → y + T - T = y
32 31 adantlr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A → y + T - T = y
33 32 3adant3 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A ∧ x = y + T → y + T - T = y
34 27 33 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A ∧ x = y + T → x − T = y
35 simp2 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A ∧ x = y + T → y ∈ A
36 34 35 eqeltrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A ∧ x = y + T → x − T ∈ A
37 36 rexlimdv3a ⊢ φ ∧ x ∈ B → ∃ y ∈ A x = y + T → x − T ∈ A
38 25 37 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ B → x − T ∈ A
39 13 20 38 rspcdva ⊢ φ ∧ x ∈ B → ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w
40 39 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w
41 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → w ∈ ℝ +
42 rspa ⊢ ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ w ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w
43 40 41 42 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w
44 simpl1l ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B → φ
45 44 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → φ
46 simp1rl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w → x ∈ B
47 46 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B → x ∈ B
48 47 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x ∈ B
49 simplr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → v ∈ B
50 fvres ⊢ x ∈ B → F ↾ B ⁡ x = F ⁡ x
51 50 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ B → F ↾ B ⁡ x = F ⁡ x
52 3 ssrab3 ⊢ B ⊆ ℂ
53 52 sseli ⊢ x ∈ B → x ∈ ℂ
54 53 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ ℂ
55 29 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B → T ∈ ℂ
56 54 55 npcand ⊢ φ ∧ x ∈ B → x - T + T = x
57 56 eqcomd ⊢ φ ∧ x ∈ B → x = x - T + T
58 57 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ B → F ⁡ x = F ⁡ x - T + T
59 simpl ⊢ φ ∧ x ∈ B → φ
60 59 38 jca ⊢ φ ∧ x ∈ B → φ ∧ x − T ∈ A
61 eleq1 ⊢ y = x − T → y ∈ A ↔ x − T ∈ A
62 61 anbi2d ⊢ y = x − T → φ ∧ y ∈ A ↔ φ ∧ x − T ∈ A
63 fvoveq1 ⊢ y = x − T → F ⁡ y + T = F ⁡ x - T + T
64 fveq2 ⊢ y = x − T → F ⁡ y = F ⁡ x − T
65 63 64 eqeq12d ⊢ y = x − T → F ⁡ y + T = F ⁡ y ↔ F ⁡ x - T + T = F ⁡ x − T
66 62 65 imbi12d ⊢ y = x − T → φ ∧ y ∈ A → F ⁡ y + T = F ⁡ y ↔ φ ∧ x − T ∈ A → F ⁡ x - T + T = F ⁡ x − T
67 eleq1 ⊢ x = y → x ∈ A ↔ y ∈ A
68 67 anbi2d ⊢ x = y → φ ∧ x ∈ A ↔ φ ∧ y ∈ A
69 fvoveq1 ⊢ x = y → F ⁡ x + T = F ⁡ y + T
70 fveq2 ⊢ x = y → F ⁡ x = F ⁡ y
71 69 70 eqeq12d ⊢ x = y → F ⁡ x + T = F ⁡ x ↔ F ⁡ y + T = F ⁡ y
72 68 71 imbi12d ⊢ x = y → φ ∧ x ∈ A → F ⁡ x + T = F ⁡ x ↔ φ ∧ y ∈ A → F ⁡ y + T = F ⁡ y
73 72 6 chvarvv ⊢ φ ∧ y ∈ A → F ⁡ y + T = F ⁡ y
74 66 73 vtoclg ⊢ x − T ∈ A → φ ∧ x − T ∈ A → F ⁡ x - T + T = F ⁡ x − T
75 38 60 74 sylc ⊢ φ ∧ x ∈ B → F ⁡ x - T + T = F ⁡ x − T
76 38 fvresd ⊢ φ ∧ x ∈ B → F ↾ A ⁡ x − T = F ⁡ x − T
77 75 76 eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ B → F ⁡ x - T + T = F ↾ A ⁡ x − T
78 51 58 77 3eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ B → F ↾ B ⁡ x = F ↾ A ⁡ x − T
79 78 3adant3 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → F ↾ B ⁡ x = F ↾ A ⁡ x − T
80 eleq1 ⊢ x = v → x ∈ B ↔ v ∈ B
81 80 anbi2d ⊢ x = v → φ ∧ x ∈ B ↔ φ ∧ v ∈ B
82 fveq2 ⊢ x = v → F ↾ B ⁡ x = F ↾ B ⁡ v
83 fvoveq1 ⊢ x = v → F ↾ A ⁡ x − T = F ↾ A ⁡ v − T
84 82 83 eqeq12d ⊢ x = v → F ↾ B ⁡ x = F ↾ A ⁡ x − T ↔ F ↾ B ⁡ v = F ↾ A ⁡ v − T
85 81 84 imbi12d ⊢ x = v → φ ∧ x ∈ B → F ↾ B ⁡ x = F ↾ A ⁡ x − T ↔ φ ∧ v ∈ B → F ↾ B ⁡ v = F ↾ A ⁡ v − T
86 85 78 chvarvv ⊢ φ ∧ v ∈ B → F ↾ B ⁡ v = F ↾ A ⁡ v − T
87 86 3adant2 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → F ↾ B ⁡ v = F ↾ A ⁡ v − T
88 79 87 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v = F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ v − T
89 88 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v = F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ v − T
90 45 48 49 89 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v = F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ v − T
91 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x − v < z
92 24 simpld ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ ℂ
93 92 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → x ∈ ℂ
94 52 sseli ⊢ v ∈ B → v ∈ ℂ
95 94 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → v ∈ ℂ
96 55 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → T ∈ ℂ
97 93 95 96 nnncan2d ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → x - T - v − T = x − v
98 97 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → x - T - v − T = x − v
99 98 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x - T - v − T = x − v
100 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x − v < z
101 99 100 eqbrtrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x - T - v − T < z
102 45 48 49 91 101 syl1111anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x - T - v − T < z
103 oveq2 ⊢ b = v − T → x - T - b = x - T - v − T
104 103 fveq2d ⊢ b = v − T → x - T - b = x - T - v − T
105 104 breq1d ⊢ b = v − T → x - T - b < z ↔ x - T - v − T < z
106 fveq2 ⊢ b = v − T → F ↾ A ⁡ b = F ↾ A ⁡ v − T
107 106 oveq2d ⊢ b = v − T → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b = F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ v − T
108 107 fveq2d ⊢ b = v − T → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b = F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ v − T
109 108 breq1d ⊢ b = v − T → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ↔ F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ v − T < w
110 105 109 imbi12d ⊢ b = v − T → x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ↔ x - T - v − T < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ v − T < w
111 simpll3 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w
112 oveq1 ⊢ x = v → x − T = v − T
113 112 eleq1d ⊢ x = v → x − T ∈ A ↔ v − T ∈ A
114 81 113 imbi12d ⊢ x = v → φ ∧ x ∈ B → x − T ∈ A ↔ φ ∧ v ∈ B → v − T ∈ A
115 114 38 chvarvv ⊢ φ ∧ v ∈ B → v − T ∈ A
116 45 49 115 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → v − T ∈ A
117 110 111 116 rspcdva ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x - T - v − T < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ v − T < w
118 102 117 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ v − T < w
119 90 118 eqbrtrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v < w
120 119 ex ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w ∧ v ∈ B → x − v < z → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v < w
121 120 ralrimiva ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w → ∀ v ∈ B x − v < z → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v < w
122 121 3exp ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → z ∈ ℝ + → ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w → ∀ v ∈ B x − v < z → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v < w
123 122 reximdvai ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ↾ A ⁡ x − T − F ↾ A ⁡ b < w → ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v < w
124 43 123 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v < w
125 124 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v < w
126 52 a1i ⊢ φ → B ⊆ ℂ
127 ssidd ⊢ φ → ℂ ⊆ ℂ
128 elcncf ⊢ B ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ → F ↾ B : B ⟶cn ℂ ↔ F ↾ B : B ⟶ ℂ ∧ ∀ x ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v < w
129 126 127 128 syl2anc ⊢ φ → F ↾ B : B ⟶cn ℂ ↔ F ↾ B : B ⟶ ℂ ∧ ∀ x ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → F ↾ B ⁡ x − F ↾ B ⁡ v < w
130 8 125 129 mpbir2and ⊢ φ → F ↾ B : B ⟶cn ℂ