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Theorem fourierdlem68

Description: The derivative of O is bounded on the given interval. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem68.f φ F :
fourierdlem68.xre φ X
fourierdlem68.a φ A
fourierdlem68.b φ B
fourierdlem68.altb φ A < B
fourierdlem68.ab φ A B π π
fourierdlem68.n0 φ ¬ 0 A B
fourierdlem68.fdv φ F X + A X + B : X + A X + B
fourierdlem68.d φ D
fourierdlem68.fbd φ t X + A X + B F t D
fourierdlem68.e φ E
fourierdlem68.fdvbd φ t X + A X + B F X + A X + B t E
fourierdlem68.c φ C
fourierdlem68.o O = s A B F X + s C 2 sin s 2
Assertion fourierdlem68 φ dom O = A B b s dom O O s b

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem68.f φ F :
2 fourierdlem68.xre φ X
3 fourierdlem68.a φ A
4 fourierdlem68.b φ B
5 fourierdlem68.altb φ A < B
6 fourierdlem68.ab φ A B π π
7 fourierdlem68.n0 φ ¬ 0 A B
8 fourierdlem68.fdv φ F X + A X + B : X + A X + B
9 fourierdlem68.d φ D
10 fourierdlem68.fbd φ t X + A X + B F t D
11 fourierdlem68.e φ E
12 fourierdlem68.fdvbd φ t X + A X + B F X + A X + B t E
13 fourierdlem68.c φ C
14 fourierdlem68.o O = s A B F X + s C 2 sin s 2
15 ioossicc A B A B
16 15 6 sstrid φ A B π π
17 15 sseli 0 A B 0 A B
18 7 17 nsyl φ ¬ 0 A B
19 1 2 3 4 8 16 18 13 14 fourierdlem57 φ O : A B D O = s A B F X + A X + B X + s 2 sin s 2 cos s 2 F X + s C 2 sin s 2 2 ds A B 2 sin s 2 d s = s A B cos s 2
20 19 simpli φ O : A B D O = s A B F X + A X + B X + s 2 sin s 2 cos s 2 F X + s C 2 sin s 2 2
21 20 simpld φ O : A B
22 21 fdmd φ dom O = A B
23 eqid t A B 2 sin t 2 = t A B 2 sin t 2
24 3 4 5 ltled φ A B
25 2re 2
26 25 a1i φ t A B 2
27 3 4 iccssred φ A B
28 27 sselda φ t A B t
29 28 rehalfcld φ t A B t 2
30 29 resincld φ t A B sin t 2
31 26 30 remulcld φ t A B 2 sin t 2
32 2cnd φ t A B 2
33 30 recnd φ t A B sin t 2
34 2ne0 2 0
35 34 a1i φ t A B 2 0
36 6 sselda φ t A B t π π
37 eqcom t = 0 0 = t
38 37 biimpi t = 0 0 = t
39 38 adantl t A B t = 0 0 = t
40 simpl t A B t = 0 t A B
41 39 40 eqeltrd t A B t = 0 0 A B
42 41 adantll φ t A B t = 0 0 A B
43 7 ad2antrr φ t A B t = 0 ¬ 0 A B
44 42 43 pm2.65da φ t A B ¬ t = 0
45 44 neqned φ t A B t 0
46 fourierdlem44 t π π t 0 sin t 2 0
47 36 45 46 syl2anc φ t A B sin t 2 0
48 32 33 35 47 mulne0d φ t A B 2 sin t 2 0
49 eldifsn 2 sin t 2 0 2 sin t 2 2 sin t 2 0
50 31 48 49 sylanbrc φ t A B 2 sin t 2 0
51 50 23 fmptd φ t A B 2 sin t 2 : A B 0
52 difss 0
53 ax-resscn
54 52 53 sstri 0
55 54 a1i φ 0
56 27 53 sstrdi φ A B
57 2cnd φ 2
58 ssid
59 58 a1i φ
60 56 57 59 constcncfg φ t A B 2 : A B cn
61 sincn sin : cn
62 61 a1i φ sin : cn
63 56 59 idcncfg φ t A B t : A B cn
64 eldifsn 2 0 2 2 0
65 32 35 64 sylanbrc φ t A B 2 0
66 eqid t A B 2 = t A B 2
67 65 66 fmptd φ t A B 2 : A B 0
68 difssd φ 0
69 cncffvrn 0 t A B 2 : A B cn t A B 2 : A B cn 0 t A B 2 : A B 0
70 68 60 69 syl2anc φ t A B 2 : A B cn 0 t A B 2 : A B 0
71 67 70 mpbird φ t A B 2 : A B cn 0
72 63 71 divcncf φ t A B t 2 : A B cn
73 62 72 cncfmpt1f φ t A B sin t 2 : A B cn
74 60 73 mulcncf φ t A B 2 sin t 2 : A B cn
75 cncffvrn 0 t A B 2 sin t 2 : A B cn t A B 2 sin t 2 : A B cn 0 t A B 2 sin t 2 : A B 0
76 55 74 75 syl2anc φ t A B 2 sin t 2 : A B cn 0 t A B 2 sin t 2 : A B 0
77 51 76 mpbird φ t A B 2 sin t 2 : A B cn 0
78 23 3 4 24 77 cncficcgt0 φ c + t A B c 2 sin t 2
79 reelprrecn
80 79 a1i φ c + t A B c 2 sin t 2
81 1 adantr φ s A B F :
82 2 adantr φ s A B X
83 elioore s A B s
84 83 adantl φ s A B s
85 82 84 readdcld φ s A B X + s
86 81 85 ffvelrnd φ s A B F X + s
87 13 adantr φ s A B C
88 86 87 resubcld φ s A B F X + s C
89 88 recnd φ s A B F X + s C
90 89 3ad2antl1 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B F X + s C
91 79 a1i φ
92 86 recnd φ s A B F X + s
93 8 adantr φ s A B F X + A X + B : X + A X + B
94 2 3 readdcld φ X + A
95 94 rexrd φ X + A *
96 95 adantr φ s A B X + A *
97 2 4 readdcld φ X + B
98 97 rexrd φ X + B *
99 98 adantr φ s A B X + B *
100 3 adantr φ s A B A
101 100 rexrd φ s A B A *
102 4 rexrd φ B *
103 102 adantr φ s A B B *
104 simpr φ s A B s A B
105 ioogtlb A * B * s A B A < s
106 101 103 104 105 syl3anc φ s A B A < s
107 100 84 82 106 ltadd2dd φ s A B X + A < X + s
108 4 adantr φ s A B B
109 iooltub A * B * s A B s < B
110 101 103 104 109 syl3anc φ s A B s < B
111 84 108 82 110 ltadd2dd φ s A B X + s < X + B
112 96 99 85 107 111 eliood φ s A B X + s X + A X + B
113 93 112 ffvelrnd φ s A B F X + A X + B X + s
114 eqid D F X + A X + B = D F X + A X + B
115 1 2 3 4 114 8 fourierdlem28 φ ds A B F X + s d s = s A B F X + A X + B X + s
116 87 recnd φ s A B C
117 0red φ s A B 0
118 iooretop A B topGen ran .
119 eqid TopOpen fld = TopOpen fld
120 119 tgioo2 topGen ran . = TopOpen fld 𝑡
121 118 120 eleqtri A B TopOpen fld 𝑡
122 121 a1i φ A B TopOpen fld 𝑡
123 13 recnd φ C
124 91 122 123 dvmptconst φ ds A B C d s = s A B 0
125 91 92 113 115 116 117 124 dvmptsub φ ds A B F X + s C d s = s A B F X + A X + B X + s 0
126 113 recnd φ s A B F X + A X + B X + s
127 126 subid1d φ s A B F X + A X + B X + s 0 = F X + A X + B X + s
128 127 mpteq2dva φ s A B F X + A X + B X + s 0 = s A B F X + A X + B X + s
129 125 128 eqtrd φ ds A B F X + s C d s = s A B F X + A X + B X + s
130 129 3ad2ant1 φ c + t A B c 2 sin t 2 ds A B F X + s C d s = s A B F X + A X + B X + s
131 126 3ad2antl1 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B F X + A X + B X + s
132 2cnd s A B 2
133 83 recnd s A B s
134 133 halfcld s A B s 2
135 134 sincld s A B sin s 2
136 132 135 mulcld s A B 2 sin s 2
137 136 adantl φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B 2 sin s 2
138 11 3ad2ant1 φ c + t A B c 2 sin t 2 E
139 1re 1
140 25 139 remulcli 2 1
141 140 a1i φ c + t A B c 2 sin t 2 2 1
142 1red φ c + t A B c 2 sin t 2 1
143 123 abscld φ C
144 9 143 readdcld φ D + C
145 144 3ad2ant1 φ c + t A B c 2 sin t 2 D + C
146 simpl φ s A B φ
147 146 112 jca φ s A B φ X + s X + A X + B
148 eleq1 t = X + s t X + A X + B X + s X + A X + B
149 148 anbi2d t = X + s φ t X + A X + B φ X + s X + A X + B
150 fveq2 t = X + s F X + A X + B t = F X + A X + B X + s
151 150 fveq2d t = X + s F X + A X + B t = F X + A X + B X + s
152 151 breq1d t = X + s F X + A X + B t E F X + A X + B X + s E
153 149 152 imbi12d t = X + s φ t X + A X + B F X + A X + B t E φ X + s X + A X + B F X + A X + B X + s E
154 153 12 vtoclg X + s φ X + s X + A X + B F X + A X + B X + s E
155 85 147 154 sylc φ s A B F X + A X + B X + s E
156 155 3ad2antl1 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B F X + A X + B X + s E
157 132 135 absmuld s A B 2 sin s 2 = 2 sin s 2
158 0le2 0 2
159 absid 2 0 2 2 = 2
160 25 158 159 mp2an 2 = 2
161 160 oveq1i 2 sin s 2 = 2 sin s 2
162 135 abscld s A B sin s 2
163 1red s A B 1
164 25 a1i s A B 2
165 158 a1i s A B 0 2
166 83 rehalfcld s A B s 2
167 abssinbd s 2 sin s 2 1
168 166 167 syl s A B sin s 2 1
169 162 163 164 165 168 lemul2ad s A B 2 sin s 2 2 1
170 161 169 eqbrtrid s A B 2 sin s 2 2 1
171 157 170 eqbrtrd s A B 2 sin s 2 2 1
172 171 adantl φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B 2 sin s 2 2 1
173 abscosbd s 2 cos s 2 1
174 104 166 173 3syl φ s A B cos s 2 1
175 174 3ad2antl1 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B cos s 2 1
176 89 abscld φ s A B F X + s C
177 92 abscld φ s A B F X + s
178 116 abscld φ s A B C
179 177 178 readdcld φ s A B F X + s + C
180 9 adantr φ s A B D
181 180 178 readdcld φ s A B D + C
182 92 116 abs2dif2d φ s A B F X + s C F X + s + C
183 fveq2 t = X + s F t = F X + s
184 183 fveq2d t = X + s F t = F X + s
185 184 breq1d t = X + s F t D F X + s D
186 149 185 imbi12d t = X + s φ t X + A X + B F t D φ X + s X + A X + B F X + s D
187 186 10 vtoclg X + s X + A X + B φ X + s X + A X + B F X + s D
188 112 147 187 sylc φ s A B F X + s D
189 177 180 178 188 leadd1dd φ s A B F X + s + C D + C
190 176 179 181 182 189 letrd φ s A B F X + s C D + C
191 190 3ad2antl1 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B F X + s C D + C
192 19 simpri ds A B 2 sin s 2 d s = s A B cos s 2
193 192 a1i φ c + t A B c 2 sin t 2 ds A B 2 sin s 2 d s = s A B cos s 2
194 134 coscld s A B cos s 2
195 194 adantl φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B cos s 2
196 simp2 φ c + t A B c 2 sin t 2 c +
197 oveq1 t = s t 2 = s 2
198 197 fveq2d t = s sin t 2 = sin s 2
199 198 oveq2d t = s 2 sin t 2 = 2 sin s 2
200 199 fveq2d t = s 2 sin t 2 = 2 sin s 2
201 200 breq2d t = s c 2 sin t 2 c 2 sin s 2
202 201 cbvralvw t A B c 2 sin t 2 s A B c 2 sin s 2
203 nfv s φ
204 nfra1 s s A B c 2 sin s 2
205 203 204 nfan s φ s A B c 2 sin s 2
206 simplr φ s A B c 2 sin s 2 s A B s A B c 2 sin s 2
207 15 104 sselid φ s A B s A B
208 207 adantlr φ s A B c 2 sin s 2 s A B s A B
209 rspa s A B c 2 sin s 2 s A B c 2 sin s 2
210 206 208 209 syl2anc φ s A B c 2 sin s 2 s A B c 2 sin s 2
211 210 ex φ s A B c 2 sin s 2 s A B c 2 sin s 2
212 205 211 ralrimi φ s A B c 2 sin s 2 s A B c 2 sin s 2
213 202 212 sylan2b φ t A B c 2 sin t 2 s A B c 2 sin s 2
214 213 3adant2 φ c + t A B c 2 sin t 2 s A B c 2 sin s 2
215 eqid ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s = ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s
216 80 90 130 131 137 138 141 142 145 156 172 175 191 193 195 196 214 215 dvdivbd φ c + t A B c 2 sin t 2 b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
217 216 rexlimdv3a φ c + t A B c 2 sin t 2 b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
218 78 217 mpd φ b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
219 nfcv _ s
220 nfcv _ s D
221 nfmpt1 _ s s A B F X + s C 2 sin s 2
222 14 221 nfcxfr _ s O
223 219 220 222 nfov _ s O
224 223 nfdm _ s dom O
225 nfcv _ s A B
226 224 225 raleqf dom O = A B s dom O ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
227 22 226 syl φ s dom O ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
228 227 rexbidv φ b s dom O ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b b s A B ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
229 218 228 mpbird φ b s dom O ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
230 14 a1i φ O = s A B F X + s C 2 sin s 2
231 230 oveq2d φ D O = ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s
232 231 fveq1d φ O s = ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s
233 232 fveq2d φ O s = ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s
234 233 breq1d φ O s b ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
235 234 rexralbidv φ b s dom O O s b b s dom O ds A B F X + s C 2 sin s 2 d s s b
236 229 235 mpbird φ b s dom O O s b
237 22 236 jca φ dom O = A B b s dom O O s b