Metamath Proof Explorer


Theorem fourierdlem19

Description: If two elements of D have the same periodic image in ( A (,] B ) then they are equal. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem19.a ⊢ φ → A ∈ ℝ
fourierdlem19.b ⊢ φ → B ∈ ℝ
fourierdlem19.altb ⊢ φ → A < B
fourierdlem19.x ⊢ φ → X ∈ ℝ
fourierdlem19.d ⊢ D = y ∈ A + X B + X | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ C
fourierdlem19.t ⊢ T = B − A
fourierdlem19.e ⊢ E = x ∈ ℝ ⟼ x + B − x T ⁢ T
fourierdlem19.w ⊢ φ → W ∈ D
fourierdlem19.z ⊢ φ → Z ∈ D
fourierdlem19.ezew ⊢ φ → E ⁡ Z = E ⁡ W
Assertion fourierdlem19 ⊢ φ → ¬ W < Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem19.a ⊢ φ → A ∈ ℝ
2 fourierdlem19.b ⊢ φ → B ∈ ℝ
3 fourierdlem19.altb ⊢ φ → A < B
4 fourierdlem19.x ⊢ φ → X ∈ ℝ
5 fourierdlem19.d ⊢ D = y ∈ A + X B + X | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ C
6 fourierdlem19.t ⊢ T = B − A
7 fourierdlem19.e ⊢ E = x ∈ ℝ ⟼ x + B − x T ⁢ T
8 fourierdlem19.w ⊢ φ → W ∈ D
9 fourierdlem19.z ⊢ φ → Z ∈ D
10 fourierdlem19.ezew ⊢ φ → E ⁡ Z = E ⁡ W
11 1 4 readdcld ⊢ φ → A + X ∈ ℝ
12 11 rexrd ⊢ φ → A + X ∈ ℝ *
13 2 4 readdcld ⊢ φ → B + X ∈ ℝ
14 13 rexrd ⊢ φ → B + X ∈ ℝ *
15 ssrab2 ⊢ y ∈ A + X B + X | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ C ⊆ A + X B + X
16 5 15 eqsstri ⊢ D ⊆ A + X B + X
17 16 9 sselid ⊢ φ → Z ∈ A + X B + X
18 iocleub ⊢ A + X ∈ ℝ * ∧ B + X ∈ ℝ * ∧ Z ∈ A + X B + X → Z ≤ B + X
19 12 14 17 18 syl3anc ⊢ φ → Z ≤ B + X
20 19 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → Z ≤ B + X
21 13 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B + X ∈ ℝ
22 iocssre ⊢ A + X ∈ ℝ * ∧ B + X ∈ ℝ → A + X B + X ⊆ ℝ
23 12 13 22 syl2anc ⊢ φ → A + X B + X ⊆ ℝ
24 16 8 sselid ⊢ φ → W ∈ A + X B + X
25 23 24 sseldd ⊢ φ → W ∈ ℝ
26 2 1 resubcld ⊢ φ → B − A ∈ ℝ
27 6 26 eqeltrid ⊢ φ → T ∈ ℝ
28 25 27 readdcld ⊢ φ → W + T ∈ ℝ
29 28 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → W + T ∈ ℝ
30 23 17 sseldd ⊢ φ → Z ∈ ℝ
31 30 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → Z ∈ ℝ
32 6 eqcomi ⊢ B − A = T
33 32 a1i ⊢ φ → B − A = T
34 2 recnd ⊢ φ → B ∈ ℂ
35 1 recnd ⊢ φ → A ∈ ℂ
36 27 recnd ⊢ φ → T ∈ ℂ
37 34 35 36 subaddd ⊢ φ → B − A = T ↔ A + T = B
38 33 37 mpbid ⊢ φ → A + T = B
39 38 eqcomd ⊢ φ → B = A + T
40 39 oveq1d ⊢ φ → B + X = A + T + X
41 4 recnd ⊢ φ → X ∈ ℂ
42 35 36 41 add32d ⊢ φ → A + T + X = A + X + T
43 40 42 eqtrd ⊢ φ → B + X = A + X + T
44 iocgtlb ⊢ A + X ∈ ℝ * ∧ B + X ∈ ℝ * ∧ W ∈ A + X B + X → A + X < W
45 12 14 24 44 syl3anc ⊢ φ → A + X < W
46 11 25 27 45 ltadd1dd ⊢ φ → A + X + T < W + T
47 43 46 eqbrtrd ⊢ φ → B + X < W + T
48 47 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B + X < W + T
49 7 a1i ⊢ φ → E = x ∈ ℝ ⟼ x + B − x T ⁢ T
50 id ⊢ x = W → x = W
51 oveq2 ⊢ x = W → B − x = B − W
52 51 oveq1d ⊢ x = W → B − x T = B − W T
53 52 fveq2d ⊢ x = W → B − x T = B − W T
54 53 oveq1d ⊢ x = W → B − x T ⁢ T = B − W T ⁢ T
55 50 54 oveq12d ⊢ x = W → x + B − x T ⁢ T = W + B − W T ⁢ T
56 55 adantl ⊢ φ ∧ x = W → x + B − x T ⁢ T = W + B − W T ⁢ T
57 2 25 resubcld ⊢ φ → B − W ∈ ℝ
58 1 2 posdifd ⊢ φ → A < B ↔ 0 < B − A
59 3 58 mpbid ⊢ φ → 0 < B − A
60 59 6 breqtrrdi ⊢ φ → 0 < T
61 60 gt0ne0d ⊢ φ → T ≠ 0
62 57 27 61 redivcld ⊢ φ → B − W T ∈ ℝ
63 62 flcld ⊢ φ → B − W T ∈ ℤ
64 63 zred ⊢ φ → B − W T ∈ ℝ
65 64 27 remulcld ⊢ φ → B − W T ⁢ T ∈ ℝ
66 25 65 readdcld ⊢ φ → W + B − W T ⁢ T ∈ ℝ
67 49 56 25 66 fvmptd ⊢ φ → E ⁡ W = W + B − W T ⁢ T
68 67 66 eqeltrd ⊢ φ → E ⁡ W ∈ ℝ
69 68 recnd ⊢ φ → E ⁡ W ∈ ℂ
70 69 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → E ⁡ W ∈ ℂ
71 65 recnd ⊢ φ → B − W T ⁢ T ∈ ℂ
72 71 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B − W T ⁢ T ∈ ℂ
73 36 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → T ∈ ℂ
74 70 72 73 subsubd ⊢ φ ∧ W < Z → E ⁡ W − B − W T ⁢ T − T = E ⁡ W - B − W T ⁢ T + T
75 74 eqcomd ⊢ φ ∧ W < Z → E ⁡ W - B − W T ⁢ T + T = E ⁡ W − B − W T ⁢ T − T
76 2 30 resubcld ⊢ φ → B − Z ∈ ℝ
77 76 27 61 redivcld ⊢ φ → B − Z T ∈ ℝ
78 77 flcld ⊢ φ → B − Z T ∈ ℤ
79 78 zred ⊢ φ → B − Z T ∈ ℝ
80 79 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T ∈ ℝ
81 27 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → T ∈ ℝ
82 80 81 remulcld ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T ⁢ T ∈ ℝ
83 64 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B − W T ∈ ℝ
84 83 81 remulcld ⊢ φ ∧ W < Z → B − W T ⁢ T ∈ ℝ
85 84 81 resubcld ⊢ φ ∧ W < Z → B − W T ⁢ T − T ∈ ℝ
86 68 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → E ⁡ W ∈ ℝ
87 79 27 remulcld ⊢ φ → B − Z T ⁢ T ∈ ℝ
88 87 recnd ⊢ φ → B − Z T ⁢ T ∈ ℂ
89 88 36 pncand ⊢ φ → B − Z T ⁢ T + T - T = B − Z T ⁢ T
90 89 eqcomd ⊢ φ → B − Z T ⁢ T = B − Z T ⁢ T + T - T
91 90 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T ⁢ T = B − Z T ⁢ T + T - T
92 82 81 readdcld ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T ⁢ T + T ∈ ℝ
93 79 recnd ⊢ φ → B − Z T ∈ ℂ
94 93 36 adddirp1d ⊢ φ → B − Z T + 1 ⁢ T = B − Z T ⁢ T + T
95 94 eqcomd ⊢ φ → B − Z T ⁢ T + T = B − Z T + 1 ⁢ T
96 95 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T ⁢ T + T = B − Z T + 1 ⁢ T
97 1red ⊢ φ ∧ W < Z → 1 ∈ ℝ
98 80 97 readdcld ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T + 1 ∈ ℝ
99 0red ⊢ φ → 0 ∈ ℝ
100 99 27 60 ltled ⊢ φ → 0 ≤ T
101 100 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → 0 ≤ T
102 86 31 resubcld ⊢ φ ∧ W < Z → E ⁡ W − Z ∈ ℝ
103 25 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → W ∈ ℝ
104 86 103 resubcld ⊢ φ ∧ W < Z → E ⁡ W − W ∈ ℝ
105 27 60 elrpd ⊢ φ → T ∈ ℝ +
106 105 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → T ∈ ℝ +
107 simpr ⊢ φ ∧ W < Z → W < Z
108 103 31 86 107 ltsub2dd ⊢ φ ∧ W < Z → E ⁡ W − Z < E ⁡ W − W
109 102 104 106 108 ltdiv1dd ⊢ φ ∧ W < Z → E ⁡ W − Z T < E ⁡ W − W T
110 id ⊢ x = Z → x = Z
111 oveq2 ⊢ x = Z → B − x = B − Z
112 111 oveq1d ⊢ x = Z → B − x T = B − Z T
113 112 fveq2d ⊢ x = Z → B − x T = B − Z T
114 113 oveq1d ⊢ x = Z → B − x T ⁢ T = B − Z T ⁢ T
115 110 114 oveq12d ⊢ x = Z → x + B − x T ⁢ T = Z + B − Z T ⁢ T
116 115 adantl ⊢ φ ∧ x = Z → x + B − x T ⁢ T = Z + B − Z T ⁢ T
117 30 87 readdcld ⊢ φ → Z + B − Z T ⁢ T ∈ ℝ
118 49 116 30 117 fvmptd ⊢ φ → E ⁡ Z = Z + B − Z T ⁢ T
119 10 118 eqtr3d ⊢ φ → E ⁡ W = Z + B − Z T ⁢ T
120 119 oveq1d ⊢ φ → E ⁡ W − Z = Z + B − Z T ⁢ T - Z
121 30 recnd ⊢ φ → Z ∈ ℂ
122 121 88 pncan2d ⊢ φ → Z + B − Z T ⁢ T - Z = B − Z T ⁢ T
123 120 122 eqtrd ⊢ φ → E ⁡ W − Z = B − Z T ⁢ T
124 123 oveq1d ⊢ φ → E ⁡ W − Z T = B − Z T ⁢ T T
125 93 36 61 divcan4d ⊢ φ → B − Z T ⁢ T T = B − Z T
126 124 125 eqtr2d ⊢ φ → B − Z T = E ⁡ W − Z T
127 126 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T = E ⁡ W − Z T
128 67 oveq1d ⊢ φ → E ⁡ W − W = W + B − W T ⁢ T - W
129 128 oveq1d ⊢ φ → E ⁡ W − W T = W + B − W T ⁢ T - W T
130 25 recnd ⊢ φ → W ∈ ℂ
131 130 71 pncan2d ⊢ φ → W + B − W T ⁢ T - W = B − W T ⁢ T
132 131 oveq1d ⊢ φ → W + B − W T ⁢ T - W T = B − W T ⁢ T T
133 64 recnd ⊢ φ → B − W T ∈ ℂ
134 133 36 61 divcan4d ⊢ φ → B − W T ⁢ T T = B − W T
135 129 132 134 3eqtrrd ⊢ φ → B − W T = E ⁡ W − W T
136 135 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B − W T = E ⁡ W − W T
137 109 127 136 3brtr4d ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T < B − W T
138 78 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T ∈ ℤ
139 63 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → B − W T ∈ ℤ
140 zltp1le ⊢ B − Z T ∈ ℤ ∧ B − W T ∈ ℤ → B − Z T < B − W T ↔ B − Z T + 1 ≤ B − W T
141 138 139 140 syl2anc ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T < B − W T ↔ B − Z T + 1 ≤ B − W T
142 137 141 mpbid ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T + 1 ≤ B − W T
143 98 83 81 101 142 lemul1ad ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T + 1 ⁢ T ≤ B − W T ⁢ T
144 96 143 eqbrtrd ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T ⁢ T + T ≤ B − W T ⁢ T
145 92 84 81 144 lesub1dd ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T ⁢ T + T - T ≤ B − W T ⁢ T − T
146 91 145 eqbrtrd ⊢ φ ∧ W < Z → B − Z T ⁢ T ≤ B − W T ⁢ T − T
147 82 85 86 146 lesub2dd ⊢ φ ∧ W < Z → E ⁡ W − B − W T ⁢ T − T ≤ E ⁡ W − B − Z T ⁢ T
148 75 147 eqbrtrd ⊢ φ ∧ W < Z → E ⁡ W - B − W T ⁢ T + T ≤ E ⁡ W − B − Z T ⁢ T
149 67 eqcomd ⊢ φ → W + B − W T ⁢ T = E ⁡ W
150 69 71 130 subadd2d ⊢ φ → E ⁡ W − B − W T ⁢ T = W ↔ W + B − W T ⁢ T = E ⁡ W
151 149 150 mpbird ⊢ φ → E ⁡ W − B − W T ⁢ T = W
152 151 eqcomd ⊢ φ → W = E ⁡ W − B − W T ⁢ T
153 152 oveq1d ⊢ φ → W + T = E ⁡ W - B − W T ⁢ T + T
154 153 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → W + T = E ⁡ W - B − W T ⁢ T + T
155 118 eqcomd ⊢ φ → Z + B − Z T ⁢ T = E ⁡ Z
156 1 rexrd ⊢ φ → A ∈ ℝ *
157 iocssre ⊢ A ∈ ℝ * ∧ B ∈ ℝ → A B ⊆ ℝ
158 156 2 157 syl2anc ⊢ φ → A B ⊆ ℝ
159 1 2 3 6 7 fourierdlem4 ⊢ φ → E : ℝ ⟶ A B
160 159 30 ffvelcdmd ⊢ φ → E ⁡ Z ∈ A B
161 158 160 sseldd ⊢ φ → E ⁡ Z ∈ ℝ
162 161 recnd ⊢ φ → E ⁡ Z ∈ ℂ
163 162 88 121 subadd2d ⊢ φ → E ⁡ Z − B − Z T ⁢ T = Z ↔ Z + B − Z T ⁢ T = E ⁡ Z
164 155 163 mpbird ⊢ φ → E ⁡ Z − B − Z T ⁢ T = Z
165 10 oveq1d ⊢ φ → E ⁡ Z − B − Z T ⁢ T = E ⁡ W − B − Z T ⁢ T
166 164 165 eqtr3d ⊢ φ → Z = E ⁡ W − B − Z T ⁢ T
167 166 adantr ⊢ φ ∧ W < Z → Z = E ⁡ W − B − Z T ⁢ T
168 148 154 167 3brtr4d ⊢ φ ∧ W < Z → W + T ≤ Z
169 21 29 31 48 168 ltletrd ⊢ φ ∧ W < Z → B + X < Z
170 21 31 ltnled ⊢ φ ∧ W < Z → B + X < Z ↔ ¬ Z ≤ B + X
171 169 170 mpbid ⊢ φ ∧ W < Z → ¬ Z ≤ B + X
172 20 171 pm2.65da ⊢ φ → ¬ W < Z