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Theorem fourierdlem96

Description: limit for F at the lower bound of an interval for the moved partition V . (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses fourierdlem96.f ⊢ φ → F : ℝ ⟶ ℝ
fourierdlem96.p ⊢ P = m ∈ ℕ ⟼ p ∈ ℝ 0 … m | p ⁡ 0 = A ∧ p ⁡ m = B ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ m p ⁡ i < p ⁡ i + 1
fourierdlem96.t ⊢ T = B − A
fourierdlem96.m ⊢ φ → M ∈ ℕ
fourierdlem96.q ⊢ φ → Q ∈ P ⁡ M
fourierdlem96.fper ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → F ⁡ x + T = F ⁡ x
fourierdlem96.qcn ⊢ φ ∧ i ∈ 0 ..^ M → F ↾ Q ⁡ i Q ⁡ i + 1 : Q ⁡ i Q ⁡ i + 1 ⟶cn ℂ
fourierdlem96.8 ⊢ φ ∧ i ∈ 0 ..^ M → R ∈ F ↾ Q ⁡ i Q ⁡ i + 1 lim ℂ Q ⁡ i
fourierdlem96.c ⊢ φ → C ∈ ℝ
fourierdlem96.d ⊢ φ → D ∈ C +∞
fourierdlem96.j ⊢ φ → J ∈ 0 ..^ C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1
fourierdlem96.v ⊢ V = ι g | g Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ h ∈ ℤ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
Assertion fourierdlem96 ⊢ φ → if u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ V ⁡ J = Q ⁡ y ∈ ℝ ⟼ sup j ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ j ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y ℝ < ⁡ V ⁡ J i ∈ 0 ..^ M ⟼ R ⁡ y ∈ ℝ ⟼ sup j ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ j ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y ℝ < ⁡ V ⁡ J F ⁡ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ V ⁡ J ∈ F ↾ V ⁡ J V ⁡ J + 1 lim ℂ V ⁡ J

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fourierdlem96.f ⊢ φ → F : ℝ ⟶ ℝ
2 fourierdlem96.p ⊢ P = m ∈ ℕ ⟼ p ∈ ℝ 0 … m | p ⁡ 0 = A ∧ p ⁡ m = B ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ m p ⁡ i < p ⁡ i + 1
3 fourierdlem96.t ⊢ T = B − A
4 fourierdlem96.m ⊢ φ → M ∈ ℕ
5 fourierdlem96.q ⊢ φ → Q ∈ P ⁡ M
6 fourierdlem96.fper ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → F ⁡ x + T = F ⁡ x
7 fourierdlem96.qcn ⊢ φ ∧ i ∈ 0 ..^ M → F ↾ Q ⁡ i Q ⁡ i + 1 : Q ⁡ i Q ⁡ i + 1 ⟶cn ℂ
8 fourierdlem96.8 ⊢ φ ∧ i ∈ 0 ..^ M → R ∈ F ↾ Q ⁡ i Q ⁡ i + 1 lim ℂ Q ⁡ i
9 fourierdlem96.c ⊢ φ → C ∈ ℝ
10 fourierdlem96.d ⊢ φ → D ∈ C +∞
11 fourierdlem96.j ⊢ φ → J ∈ 0 ..^ C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1
12 fourierdlem96.v ⊢ V = ι g | g Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ h ∈ ℤ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
13 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
14 13 a1i ⊢ φ → ℝ ⊆ ℂ
15 1 14 fssd ⊢ φ → F : ℝ ⟶ ℂ
16 eqid ⊢ m ∈ ℕ ⟼ p ∈ ℝ 0 … m | p ⁡ 0 = C ∧ p ⁡ m = D ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ m p ⁡ i < p ⁡ i + 1 = m ∈ ℕ ⟼ p ∈ ℝ 0 … m | p ⁡ 0 = C ∧ p ⁡ m = D ∧ ∀ i ∈ 0 ..^ m p ⁡ i < p ⁡ i + 1
17 oveq1 ⊢ z = y → z + l ⁢ T = y + l ⁢ T
18 17 eleq1d ⊢ z = y → z + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
19 18 rexbidv ⊢ z = y → ∃ l ∈ ℤ z + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
20 19 cbvrabv ⊢ z ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ z + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
21 20 uneq2i ⊢ C D ∪ z ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ z + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
22 21 eqcomi ⊢ C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = C D ∪ z ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ z + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
23 oveq1 ⊢ k = l → k ⁢ T = l ⁢ T
24 23 oveq2d ⊢ k = l → y + k ⁢ T = y + l ⁢ T
25 24 eleq1d ⊢ k = l → y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
26 25 cbvrexvw ⊢ ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
27 26 a1i ⊢ y ∈ C D → ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
28 27 rabbiia ⊢ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
29 28 uneq2i ⊢ C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
30 29 fveq2i ⊢ C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
31 30 oveq1i ⊢ C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 = C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1
32 oveq1 ⊢ l = h → l ⁢ T = h ⁢ T
33 32 oveq2d ⊢ l = h → y + l ⁢ T = y + h ⁢ T
34 33 eleq1d ⊢ l = h → y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
35 34 cbvrexvw ⊢ ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ ∃ h ∈ ℤ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
36 35 a1i ⊢ y ∈ C D → ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ ∃ h ∈ ℤ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
37 36 rabbiia ⊢ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = y ∈ C D | ∃ h ∈ ℤ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
38 37 uneq2i ⊢ C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = C D ∪ y ∈ C D | ∃ h ∈ ℤ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
39 isoeq5 ⊢ C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = C D ∪ y ∈ C D | ∃ h ∈ ℤ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q → g Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ g Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ h ∈ ℤ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
40 38 39 ax-mp ⊢ g Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ g Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ h ∈ ℤ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
41 40 iotabii ⊢ ι g | g Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = ι g | g Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ h ∈ ℤ y + h ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
42 isoeq1 ⊢ f = g → f Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q ↔ g Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
43 42 cbviotavw ⊢ ι f | f Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q = ι g | g Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
44 41 43 12 3eqtr4ri ⊢ V = ι f | f Isom < , < 0 … C D ∪ y ∈ C D | ∃ k ∈ ℤ y + k ⁢ T ∈ ran ⁡ Q − 1 C D ∪ y ∈ C D | ∃ l ∈ ℤ y + l ⁢ T ∈ ran ⁡ Q
45 id ⊢ v = x → v = x
46 oveq2 ⊢ v = x → B − v = B − x
47 46 oveq1d ⊢ v = x → B − v T = B − x T
48 47 fveq2d ⊢ v = x → B − v T = B − x T
49 48 oveq1d ⊢ v = x → B − v T ⁢ T = B − x T ⁢ T
50 45 49 oveq12d ⊢ v = x → v + B − v T ⁢ T = x + B − x T ⁢ T
51 50 cbvmptv ⊢ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T = x ∈ ℝ ⟼ x + B − x T ⁢ T
52 eqeq1 ⊢ u = z → u = B ↔ z = B
53 id ⊢ u = z → u = z
54 52 53 ifbieq2d ⊢ u = z → if u = B A u = if z = B A z
55 54 cbvmptv ⊢ u ∈ A B ⟼ if u = B A u = z ∈ A B ⟼ if z = B A z
56 eqid ⊢ V ⁡ J + 1 − v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ V ⁡ J + 1 = V ⁡ J + 1 − v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ V ⁡ J + 1
57 fveq2 ⊢ j = i → Q ⁡ j = Q ⁡ i
58 57 breq1d ⊢ j = i → Q ⁡ j ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y ↔ Q ⁡ i ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y
59 58 cbvrabv ⊢ j ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ j ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y = i ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ i ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y
60 fveq2 ⊢ y = x → v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y = v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ x
61 60 fveq2d ⊢ y = x → u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y = u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ x
62 61 breq2d ⊢ y = x → Q ⁡ i ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y ↔ Q ⁡ i ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ x
63 62 rabbidv ⊢ y = x → i ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ i ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y = i ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ i ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ x
64 59 63 eqtrid ⊢ y = x → j ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ j ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y = i ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ i ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ x
65 64 supeq1d ⊢ y = x → sup j ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ j ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y ℝ < = sup i ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ i ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ x ℝ <
66 65 cbvmptv ⊢ y ∈ ℝ ⟼ sup j ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ j ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y ℝ < = x ∈ ℝ ⟼ sup i ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ i ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ x ℝ <
67 eqid ⊢ i ∈ 0 ..^ M ⟼ R = i ∈ 0 ..^ M ⟼ R
68 2 3 4 5 15 6 7 8 9 10 16 22 31 44 51 55 11 56 66 67 fourierdlem89 ⊢ φ → if u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ V ⁡ J = Q ⁡ y ∈ ℝ ⟼ sup j ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ j ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y ℝ < ⁡ V ⁡ J i ∈ 0 ..^ M ⟼ R ⁡ y ∈ ℝ ⟼ sup j ∈ 0 ..^ M | Q ⁡ j ≤ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ y ℝ < ⁡ V ⁡ J F ⁡ u ∈ A B ⟼ if u = B A u ⁡ v ∈ ℝ ⟼ v + B − v T ⁢ T ⁡ V ⁡ J ∈ F ↾ V ⁡ J V ⁡ J + 1 lim ℂ V ⁡ J