Metamath Proof Explorer


Theorem fourierdlem30

Description: Sum of three small pieces is less than ε. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem30.ibl ⊢ φ → x ∈ I ⟼ F ⁢ − G ∈ 𝐿 1
fourierlemreimleblemlte22.f ⊢ φ ∧ x ∈ I → F ∈ ℂ
fourierdlem30.g ⊢ φ ∧ x ∈ I → G ∈ ℂ
fourierdlem30.a ⊢ φ → A ∈ ℂ
fourierdlem30.x ⊢ X = A
fourierdlem30.c ⊢ φ → C ∈ ℂ
fourierdlem30.y ⊢ Y = C
fourierdlem30.z ⊢ Z = ∫ I F ⁢ − G dx
fourierdlem30.e ⊢ φ → E ∈ ℝ +
fourierdlem30.r ⊢ φ → R ∈ ℝ
fourierdlem30.ler ⊢ φ → X + Y + Z E + 1 ≤ R
fourierdlem30.b ⊢ φ → B ∈ ℂ
fourierdlem30.12 ⊢ φ → B ≤ 1
fourierdlem30.d ⊢ φ → D ∈ ℂ
fourierdlem30.14 ⊢ φ → D ≤ 1
Assertion fourierdlem30 ⊢ φ → A ⁢ − B R - C ⁢ − D R - ∫ I F ⁢ − G R dx < E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem30.ibl ⊢ φ → x ∈ I ⟼ F ⁢ − G ∈ 𝐿 1
2 fourierlemreimleblemlte22.f ⊢ φ ∧ x ∈ I → F ∈ ℂ
3 fourierdlem30.g ⊢ φ ∧ x ∈ I → G ∈ ℂ
4 fourierdlem30.a ⊢ φ → A ∈ ℂ
5 fourierdlem30.x ⊢ X = A
6 fourierdlem30.c ⊢ φ → C ∈ ℂ
7 fourierdlem30.y ⊢ Y = C
8 fourierdlem30.z ⊢ Z = ∫ I F ⁢ − G dx
9 fourierdlem30.e ⊢ φ → E ∈ ℝ +
10 fourierdlem30.r ⊢ φ → R ∈ ℝ
11 fourierdlem30.ler ⊢ φ → X + Y + Z E + 1 ≤ R
12 fourierdlem30.b ⊢ φ → B ∈ ℂ
13 fourierdlem30.12 ⊢ φ → B ≤ 1
14 fourierdlem30.d ⊢ φ → D ∈ ℂ
15 fourierdlem30.14 ⊢ φ → D ≤ 1
16 10 recnd ⊢ φ → R ∈ ℂ
17 0red ⊢ φ → 0 ∈ ℝ
18 1red ⊢ φ → 1 ∈ ℝ
19 0lt1 ⊢ 0 < 1
20 19 a1i ⊢ φ → 0 < 1
21 4 abscld ⊢ φ → A ∈ ℝ
22 5 21 eqeltrid ⊢ φ → X ∈ ℝ
23 6 abscld ⊢ φ → C ∈ ℝ
24 7 23 eqeltrid ⊢ φ → Y ∈ ℝ
25 22 24 readdcld ⊢ φ → X + Y ∈ ℝ
26 3 negcld ⊢ φ ∧ x ∈ I → − G ∈ ℂ
27 2 26 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ I → F ⁢ − G ∈ ℂ
28 27 1 itgcl ⊢ φ → ∫ I F ⁢ − G dx ∈ ℂ
29 28 abscld ⊢ φ → ∫ I F ⁢ − G dx ∈ ℝ
30 8 29 eqeltrid ⊢ φ → Z ∈ ℝ
31 25 30 readdcld ⊢ φ → X + Y + Z ∈ ℝ
32 9 rpred ⊢ φ → E ∈ ℝ
33 9 rpne0d ⊢ φ → E ≠ 0
34 31 32 33 redivcld ⊢ φ → X + Y + Z E ∈ ℝ
35 34 18 readdcld ⊢ φ → X + Y + Z E + 1 ∈ ℝ
36 4 absge0d ⊢ φ → 0 ≤ A
37 36 5 breqtrrdi ⊢ φ → 0 ≤ X
38 6 absge0d ⊢ φ → 0 ≤ C
39 38 7 breqtrrdi ⊢ φ → 0 ≤ Y
40 22 24 37 39 addge0d ⊢ φ → 0 ≤ X + Y
41 28 absge0d ⊢ φ → 0 ≤ ∫ I F ⁢ − G dx
42 41 8 breqtrrdi ⊢ φ → 0 ≤ Z
43 25 30 40 42 addge0d ⊢ φ → 0 ≤ X + Y + Z
44 31 9 43 divge0d ⊢ φ → 0 ≤ X + Y + Z E
45 18 34 addge02d ⊢ φ → 0 ≤ X + Y + Z E ↔ 1 ≤ X + Y + Z E + 1
46 44 45 mpbid ⊢ φ → 1 ≤ X + Y + Z E + 1
47 18 35 10 46 11 letrd ⊢ φ → 1 ≤ R
48 17 18 10 20 47 ltletrd ⊢ φ → 0 < R
49 48 gt0ne0d ⊢ φ → R ≠ 0
50 12 16 49 divnegd ⊢ φ → − B R = − B R
51 50 oveq2d ⊢ φ → A ⁢ − B R = A ⁢ − B R
52 12 negcld ⊢ φ → − B ∈ ℂ
53 4 52 16 49 divassd ⊢ φ → A ⁢ − B R = A ⁢ − B R
54 51 53 eqtr4d ⊢ φ → A ⁢ − B R = A ⁢ − B R
55 14 16 49 divnegd ⊢ φ → − D R = − D R
56 55 oveq2d ⊢ φ → C ⁢ − D R = C ⁢ − D R
57 14 negcld ⊢ φ → − D ∈ ℂ
58 6 57 16 49 divassd ⊢ φ → C ⁢ − D R = C ⁢ − D R
59 56 58 eqtr4d ⊢ φ → C ⁢ − D R = C ⁢ − D R
60 54 59 oveq12d ⊢ φ → A ⁢ − B R − C ⁢ − D R = A ⁢ − B R − C ⁢ − D R
61 4 52 mulcld ⊢ φ → A ⁢ − B ∈ ℂ
62 6 57 mulcld ⊢ φ → C ⁢ − D ∈ ℂ
63 61 62 16 49 divsubdird ⊢ φ → A ⁢ − B − C ⁢ − D R = A ⁢ − B R − C ⁢ − D R
64 60 63 eqtr4d ⊢ φ → A ⁢ − B R − C ⁢ − D R = A ⁢ − B − C ⁢ − D R
65 16 49 reccld ⊢ φ → 1 R ∈ ℂ
66 65 27 1 itgmulc2 ⊢ φ → 1 R ⁢ ∫ I F ⁢ − G dx = ∫ I 1 R ⁢ F ⁢ − G dx
67 28 16 49 divrec2d ⊢ φ → ∫ I F ⁢ − G dx R = 1 R ⁢ ∫ I F ⁢ − G dx
68 16 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I → R ∈ ℂ
69 49 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I → R ≠ 0
70 3 68 69 divnegd ⊢ φ ∧ x ∈ I → − G R = − G R
71 70 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ I → F ⁢ − G R = F ⁢ − G R
72 2 26 68 69 divassd ⊢ φ ∧ x ∈ I → F ⁢ − G R = F ⁢ − G R
73 27 68 69 divrec2d ⊢ φ ∧ x ∈ I → F ⁢ − G R = 1 R ⁢ F ⁢ − G
74 71 72 73 3eqtr2d ⊢ φ ∧ x ∈ I → F ⁢ − G R = 1 R ⁢ F ⁢ − G
75 74 itgeq2dv ⊢ φ → ∫ I F ⁢ − G R dx = ∫ I 1 R ⁢ F ⁢ − G dx
76 66 67 75 3eqtr4rd ⊢ φ → ∫ I F ⁢ − G R dx = ∫ I F ⁢ − G dx R
77 64 76 oveq12d ⊢ φ → A ⁢ − B R - C ⁢ − D R - ∫ I F ⁢ − G R dx = A ⁢ − B − C ⁢ − D R − ∫ I F ⁢ − G dx R
78 61 62 subcld ⊢ φ → A ⁢ − B − C ⁢ − D ∈ ℂ
79 78 28 16 49 divsubdird ⊢ φ → A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R = A ⁢ − B − C ⁢ − D R − ∫ I F ⁢ − G dx R
80 77 79 eqtr4d ⊢ φ → A ⁢ − B R - C ⁢ − D R - ∫ I F ⁢ − G R dx = A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R
81 80 fveq2d ⊢ φ → A ⁢ − B R - C ⁢ − D R - ∫ I F ⁢ − G R dx = A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R
82 78 28 subcld ⊢ φ → A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx ∈ ℂ
83 82 16 49 absdivd ⊢ φ → A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R = A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R
84 17 10 48 ltled ⊢ φ → 0 ≤ R
85 10 84 absidd ⊢ φ → R = R
86 85 oveq2d ⊢ φ → A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R = A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R
87 81 83 86 3eqtrd ⊢ φ → A ⁢ − B R - C ⁢ − D R - ∫ I F ⁢ − G R dx = A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R
88 82 abscld ⊢ φ → A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx ∈ ℝ
89 88 10 49 redivcld ⊢ φ → A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R ∈ ℝ
90 21 23 readdcld ⊢ φ → A + C ∈ ℝ
91 90 29 readdcld ⊢ φ → A + C + ∫ I F ⁢ − G dx ∈ ℝ
92 91 10 49 redivcld ⊢ φ → A + C + ∫ I F ⁢ − G dx R ∈ ℝ
93 10 48 elrpd ⊢ φ → R ∈ ℝ +
94 78 abscld ⊢ φ → A ⁢ − B − C ⁢ − D ∈ ℝ
95 94 29 readdcld ⊢ φ → A ⁢ − B − C ⁢ − D + ∫ I F ⁢ − G dx ∈ ℝ
96 78 28 abs2dif2d ⊢ φ → A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx ≤ A ⁢ − B − C ⁢ − D + ∫ I F ⁢ − G dx
97 61 abscld ⊢ φ → A ⁢ − B ∈ ℝ
98 62 abscld ⊢ φ → C ⁢ − D ∈ ℝ
99 97 98 readdcld ⊢ φ → A ⁢ − B + C ⁢ − D ∈ ℝ
100 61 62 abs2dif2d ⊢ φ → A ⁢ − B − C ⁢ − D ≤ A ⁢ − B + C ⁢ − D
101 4 52 absmuld ⊢ φ → A ⁢ − B = A ⁢ − B
102 52 abscld ⊢ φ → − B ∈ ℝ
103 12 absnegd ⊢ φ → − B = B
104 103 13 eqbrtrd ⊢ φ → − B ≤ 1
105 102 18 21 36 104 lemul2ad ⊢ φ → A ⁢ − B ≤ A ⋅ 1
106 21 recnd ⊢ φ → A ∈ ℂ
107 106 mulridd ⊢ φ → A ⋅ 1 = A
108 105 107 breqtrd ⊢ φ → A ⁢ − B ≤ A
109 101 108 eqbrtrd ⊢ φ → A ⁢ − B ≤ A
110 6 57 absmuld ⊢ φ → C ⁢ − D = C ⁢ − D
111 57 abscld ⊢ φ → − D ∈ ℝ
112 14 absnegd ⊢ φ → − D = D
113 112 15 eqbrtrd ⊢ φ → − D ≤ 1
114 111 18 23 38 113 lemul2ad ⊢ φ → C ⁢ − D ≤ C ⋅ 1
115 23 recnd ⊢ φ → C ∈ ℂ
116 115 mulridd ⊢ φ → C ⋅ 1 = C
117 114 116 breqtrd ⊢ φ → C ⁢ − D ≤ C
118 110 117 eqbrtrd ⊢ φ → C ⁢ − D ≤ C
119 97 98 21 23 109 118 le2addd ⊢ φ → A ⁢ − B + C ⁢ − D ≤ A + C
120 94 99 90 100 119 letrd ⊢ φ → A ⁢ − B − C ⁢ − D ≤ A + C
121 94 90 29 120 leadd1dd ⊢ φ → A ⁢ − B − C ⁢ − D + ∫ I F ⁢ − G dx ≤ A + C + ∫ I F ⁢ − G dx
122 88 95 91 96 121 letrd ⊢ φ → A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx ≤ A + C + ∫ I F ⁢ − G dx
123 88 91 93 122 lediv1dd ⊢ φ → A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R ≤ A + C + ∫ I F ⁢ − G dx R
124 34 ltp1d ⊢ φ → X + Y + Z E < X + Y + Z E + 1
125 17 34 35 44 124 lelttrd ⊢ φ → 0 < X + Y + Z E + 1
126 125 gt0ne0d ⊢ φ → X + Y + Z E + 1 ≠ 0
127 91 35 126 redivcld ⊢ φ → A + C + ∫ I F ⁢ − G dx X + Y + Z E + 1 ∈ ℝ
128 34 44 ge0p1rpd ⊢ φ → X + Y + Z E + 1 ∈ ℝ +
129 5 eqcomi ⊢ A = X
130 7 eqcomi ⊢ C = Y
131 129 130 oveq12i ⊢ A + C = X + Y
132 8 eqcomi ⊢ ∫ I F ⁢ − G dx = Z
133 131 132 oveq12i ⊢ A + C + ∫ I F ⁢ − G dx = X + Y + Z
134 43 133 breqtrrdi ⊢ φ → 0 ≤ A + C + ∫ I F ⁢ − G dx
135 128 93 91 134 11 lediv2ad ⊢ φ → A + C + ∫ I F ⁢ − G dx R ≤ A + C + ∫ I F ⁢ − G dx X + Y + Z E + 1
136 133 oveq1i ⊢ A + C + ∫ I F ⁢ − G dx X + Y + Z E + 1 = X + Y + Z X + Y + Z E + 1
137 oveq1 ⊢ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z X + Y + Z E + 1 = 0 X + Y + Z E + 1
138 137 adantl ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z X + Y + Z E + 1 = 0 X + Y + Z E + 1
139 34 recnd ⊢ φ → X + Y + Z E ∈ ℂ
140 18 recnd ⊢ φ → 1 ∈ ℂ
141 139 140 addcld ⊢ φ → X + Y + Z E + 1 ∈ ℂ
142 141 adantr ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z E + 1 ∈ ℂ
143 oveq1 ⊢ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z E = 0 E
144 143 adantl ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z E = 0 E
145 9 rpcnd ⊢ φ → E ∈ ℂ
146 145 adantr ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → E ∈ ℂ
147 33 adantr ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → E ≠ 0
148 146 147 div0d ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → 0 E = 0
149 144 148 eqtrd ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z E = 0
150 149 oveq1d ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z E + 1 = 0 + 1
151 0p1e1 ⊢ 0 + 1 = 1
152 150 151 eqtrdi ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z E + 1 = 1
153 ax-1ne0 ⊢ 1 ≠ 0
154 153 a1i ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → 1 ≠ 0
155 152 154 eqnetrd ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z E + 1 ≠ 0
156 142 155 div0d ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → 0 X + Y + Z E + 1 = 0
157 138 156 eqtrd ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z X + Y + Z E + 1 = 0
158 9 rpgt0d ⊢ φ → 0 < E
159 158 adantr ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → 0 < E
160 157 159 eqbrtrd ⊢ φ ∧ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z X + Y + Z E + 1 < E
161 31 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z ∈ ℝ
162 9 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → E ∈ ℝ +
163 43 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → 0 ≤ X + Y + Z
164 neqne ⊢ ¬ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z ≠ 0
165 164 adantl ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z ≠ 0
166 161 163 165 ne0gt0d ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → 0 < X + Y + Z
167 161 166 elrpd ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z ∈ ℝ +
168 167 162 rpdivcld ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z E ∈ ℝ +
169 1rp ⊢ 1 ∈ ℝ +
170 169 a1i ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → 1 ∈ ℝ +
171 168 170 rpaddcld ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z E + 1 ∈ ℝ +
172 124 adantr ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z E < X + Y + Z E + 1
173 161 162 171 172 ltdiv23d ⊢ φ ∧ ¬ X + Y + Z = 0 → X + Y + Z X + Y + Z E + 1 < E
174 160 173 pm2.61dan ⊢ φ → X + Y + Z X + Y + Z E + 1 < E
175 136 174 eqbrtrid ⊢ φ → A + C + ∫ I F ⁢ − G dx X + Y + Z E + 1 < E
176 92 127 32 135 175 lelttrd ⊢ φ → A + C + ∫ I F ⁢ − G dx R < E
177 89 92 32 123 176 lelttrd ⊢ φ → A ⁢ − B - C ⁢ − D - ∫ I F ⁢ − G dx R < E
178 87 177 eqbrtrd ⊢ φ → A ⁢ − B R - C ⁢ − D R - ∫ I F ⁢ − G R dx < E