Metamath Proof Explorer


Theorem cncfshift

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

Ref Expression
Hypotheses cncfshift.a ⊢ φ → A ⊆ ℂ
cncfshift.t ⊢ φ → T ∈ ℂ
cncfshift.b ⊢ B = x ∈ ℂ | ∃ y ∈ A x = y + T
cncfshift.f ⊢ φ → F : A ⟶cn ℂ
cncfshift.g ⊢ G = x ∈ B ⟼ F ⁡ x − T
Assertion cncfshift ⊢ φ → G : B ⟶cn ℂ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cncfshift.a ⊢ φ → A ⊆ ℂ
2 cncfshift.t ⊢ φ → T ∈ ℂ
3 cncfshift.b ⊢ B = x ∈ ℂ | ∃ y ∈ A x = y + T
4 cncfshift.f ⊢ φ → F : A ⟶cn ℂ
5 cncfshift.g ⊢ G = x ∈ B ⟼ F ⁡ x − T
6 cncff ⊢ F : A ⟶cn ℂ → F : A ⟶ ℂ
7 4 6 syl ⊢ φ → F : A ⟶ ℂ
8 7 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B → F : A ⟶ ℂ
9 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ B
10 9 3 eleqtrdi ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ x ∈ ℂ | ∃ y ∈ A x = y + T
11 rabid ⊢ x ∈ x ∈ ℂ | ∃ y ∈ A x = y + T ↔ x ∈ ℂ ∧ ∃ y ∈ A x = y + T
12 10 11 sylib ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ ℂ ∧ ∃ y ∈ A x = y + T
13 12 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ B → ∃ y ∈ A x = y + T
14 oveq1 ⊢ x = y + T → x − T = y + T - T
15 14 3ad2ant3 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A ∧ x = y + T → x − T = y + T - T
16 1 sselda ⊢ φ ∧ y ∈ A → y ∈ ℂ
17 2 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ A → T ∈ ℂ
18 16 17 pncand ⊢ φ ∧ y ∈ A → y + T - T = y
19 18 adantlr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A → y + T - T = y
20 19 3adant3 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A ∧ x = y + T → y + T - T = y
21 15 20 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A ∧ x = y + T → x − T = y
22 simp2 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A ∧ x = y + T → y ∈ A
23 21 22 eqeltrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ A ∧ x = y + T → x − T ∈ A
24 23 rexlimdv3a ⊢ φ ∧ x ∈ B → ∃ y ∈ A x = y + T → x − T ∈ A
25 13 24 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ B → x − T ∈ A
26 8 25 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ B → F ⁡ x − T ∈ ℂ
27 26 5 fmptd ⊢ φ → G : B ⟶ ℂ
28 fvoveq1 ⊢ a = x − T → a − b = x - T - b
29 28 breq1d ⊢ a = x − T → a − b < z ↔ x - T - b < z
30 29 imbrov2fvoveq ⊢ a = x − T → a − b < z → F ⁡ a − F ⁡ b < w ↔ x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w
31 30 rexralbidv ⊢ a = x − T → ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ⁡ a − F ⁡ b < w ↔ ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w
32 31 ralbidv ⊢ a = x − T → ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ⁡ a − F ⁡ b < w ↔ ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w
33 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B → F : A ⟶cn ℂ
34 1 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B → A ⊆ ℂ
35 ssid ⊢ ℂ ⊆ ℂ
36 elcncf ⊢ A ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ → F : A ⟶cn ℂ ↔ F : A ⟶ ℂ ∧ ∀ a ∈ A ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ⁡ a − F ⁡ b < w
37 34 35 36 sylancl ⊢ φ ∧ x ∈ B → F : A ⟶cn ℂ ↔ F : A ⟶ ℂ ∧ ∀ a ∈ A ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ⁡ a − F ⁡ b < w
38 33 37 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ B → F : A ⟶ ℂ ∧ ∀ a ∈ A ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ⁡ a − F ⁡ b < w
39 38 simprd ⊢ φ ∧ x ∈ B → ∀ a ∈ A ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A a − b < z → F ⁡ a − F ⁡ b < w
40 32 39 25 rspcdva ⊢ φ ∧ x ∈ B → ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w
41 40 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w
42 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → w ∈ ℝ +
43 rspa ⊢ ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ w ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w
44 41 42 43 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w
45 simpl1l ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B → φ
46 45 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → φ
47 simp1rl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w → x ∈ B
48 47 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ 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 ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → v ∈ B
50 5 fvmpt2 ⊢ x ∈ B ∧ F ⁡ x − T ∈ ℂ → G ⁡ x = F ⁡ x − T
51 9 26 50 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ B → G ⁡ x = F ⁡ x − T
52 51 3adant3 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → G ⁡ x = F ⁡ x − T
53 fvoveq1 ⊢ x = v → F ⁡ x − T = F ⁡ v − T
54 simpr ⊢ φ ∧ v ∈ B → v ∈ B
55 7 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ B → F : A ⟶ ℂ
56 eleq1w ⊢ x = v → x ∈ B ↔ v ∈ B
57 56 anbi2d ⊢ x = v → φ ∧ x ∈ B ↔ φ ∧ v ∈ B
58 oveq1 ⊢ x = v → x − T = v − T
59 58 eleq1d ⊢ x = v → x − T ∈ A ↔ v − T ∈ A
60 57 59 imbi12d ⊢ x = v → φ ∧ x ∈ B → x − T ∈ A ↔ φ ∧ v ∈ B → v − T ∈ A
61 60 25 chvarvv ⊢ φ ∧ v ∈ B → v − T ∈ A
62 55 61 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ v ∈ B → F ⁡ v − T ∈ ℂ
63 5 53 54 62 fvmptd3 ⊢ φ ∧ v ∈ B → G ⁡ v = F ⁡ v − T
64 63 3adant2 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → G ⁡ v = F ⁡ v − T
65 52 64 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → G ⁡ x − G ⁡ v = F ⁡ x − T − F ⁡ v − T
66 65 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → G ⁡ x − G ⁡ v = F ⁡ x − T − F ⁡ v − T
67 46 48 49 66 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v = F ⁡ x − T − F ⁡ v − T
68 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x − v < z
69 12 simpld ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ ℂ
70 69 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → x ∈ ℂ
71 3 ssrab3 ⊢ B ⊆ ℂ
72 71 sseli ⊢ v ∈ B → v ∈ ℂ
73 72 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → v ∈ ℂ
74 2 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → T ∈ ℂ
75 70 73 74 nnncan2d ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → x - T - v − T = x − v
76 75 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B → x - T - v − T = x − v
77 76 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x - T - v − T = x − v
78 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x − v < z
79 77 78 eqbrtrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x - T - v − T < z
80 46 48 49 68 79 syl1111anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x - T - v − T < z
81 oveq2 ⊢ b = v − T → x - T - b = x - T - v − T
82 81 fveq2d ⊢ b = v − T → x - T - b = x - T - v − T
83 82 breq1d ⊢ b = v − T → x - T - b < z ↔ x - T - v − T < z
84 fveq2 ⊢ b = v − T → F ⁡ b = F ⁡ v − T
85 84 oveq2d ⊢ b = v − T → F ⁡ x − T − F ⁡ b = F ⁡ x − T − F ⁡ v − T
86 85 fveq2d ⊢ b = v − T → F ⁡ x − T − F ⁡ b = F ⁡ x − T − F ⁡ v − T
87 86 breq1d ⊢ b = v − T → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ↔ F ⁡ x − T − F ⁡ v − T < w
88 83 87 imbi12d ⊢ b = v − T → x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ↔ x - T - v − T < z → F ⁡ x − T − F ⁡ v − T < w
89 simpll3 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w
90 46 49 61 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → v − T ∈ A
91 88 89 90 rspcdva ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → x - T - v − T < z → F ⁡ x − T − F ⁡ v − T < w
92 80 91 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → F ⁡ x − T − F ⁡ v − T < w
93 67 92 eqbrtrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B ∧ x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
94 93 ex ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w ∧ v ∈ B → x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
95 94 ralrimiva ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + ∧ z ∈ ℝ + ∧ ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w → ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
96 95 3exp ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → z ∈ ℝ + → ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w → ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
97 96 reximdvai ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ b ∈ A x - T - b < z → F ⁡ x − T − F ⁡ b < w → ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
98 44 97 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ w ∈ ℝ + → ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
99 98 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
100 71 a1i ⊢ φ → B ⊆ ℂ
101 elcncf ⊢ B ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ → G : B ⟶cn ℂ ↔ G : B ⟶ ℂ ∧ ∀ a ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w
102 100 35 101 sylancl ⊢ φ → G : B ⟶cn ℂ ↔ G : B ⟶ ℂ ∧ ∀ a ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w
103 nfcv ⊢ Ⅎ _ x ℝ +
104 nfcv ⊢ Ⅎ _ x B
105 nfv ⊢ Ⅎ x a − v < z
106 nfcv ⊢ Ⅎ _ x abs
107 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ B ⟼ F ⁡ x − T
108 5 107 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x G
109 nfcv ⊢ Ⅎ _ x a
110 108 109 nffv ⊢ Ⅎ _ x G ⁡ a
111 nfcv ⊢ Ⅎ _ x −
112 nfcv ⊢ Ⅎ _ x v
113 108 112 nffv ⊢ Ⅎ _ x G ⁡ v
114 110 111 113 nfov ⊢ Ⅎ _ x G ⁡ a − G ⁡ v
115 106 114 nffv ⊢ Ⅎ _ x G ⁡ a − G ⁡ v
116 nfcv ⊢ Ⅎ _ x <
117 nfcv ⊢ Ⅎ _ x w
118 115 116 117 nfbr ⊢ Ⅎ x G ⁡ a − G ⁡ v < w
119 105 118 nfim ⊢ Ⅎ x a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w
120 104 119 nfralw ⊢ Ⅎ x ∀ v ∈ B a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w
121 103 120 nfrexw ⊢ Ⅎ x ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w
122 103 121 nfralw ⊢ Ⅎ x ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w
123 nfv ⊢ Ⅎ a ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
124 fvoveq1 ⊢ a = x → a − v = x − v
125 124 breq1d ⊢ a = x → a − v < z ↔ x − v < z
126 125 imbrov2fvoveq ⊢ a = x → a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w ↔ x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
127 126 rexralbidv ⊢ a = x → ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w ↔ ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
128 127 ralbidv ⊢ a = x → ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w ↔ ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
129 122 123 128 cbvralw ⊢ ∀ a ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w ↔ ∀ x ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
130 129 bicomi ⊢ ∀ x ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w ↔ ∀ a ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w
131 130 anbi2i ⊢ G : B ⟶ ℂ ∧ ∀ x ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w ↔ G : B ⟶ ℂ ∧ ∀ a ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B a − v < z → G ⁡ a − G ⁡ v < w
132 102 131 bitr4di ⊢ φ → G : B ⟶cn ℂ ↔ G : B ⟶ ℂ ∧ ∀ x ∈ B ∀ w ∈ ℝ + ∃ z ∈ ℝ + ∀ v ∈ B x − v < z → G ⁡ x − G ⁡ v < w
133 27 99 132 mpbir2and ⊢ φ → G : B ⟶cn ℂ