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Theorem limcperiod

Description: If F is a periodic function with period T , the limit doesn't change if we shift the limiting point by T . (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses limcperiod.f φ F : dom F
limcperiod.assc φ A
limcperiod.3 φ A dom F
limcperiod.t φ T
limcperiod.b B = x | y A x = y + T
limcperiod.bss φ B dom F
limcperiod.fper φ y A F y + T = F y
limcperiod.clim φ C F A lim D
Assertion limcperiod φ C F B lim D + T

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 limcperiod.f φ F : dom F
2 limcperiod.assc φ A
3 limcperiod.3 φ A dom F
4 limcperiod.t φ T
5 limcperiod.b B = x | y A x = y + T
6 limcperiod.bss φ B dom F
7 limcperiod.fper φ y A F y + T = F y
8 limcperiod.clim φ C F A lim D
9 limccl F A lim D
10 9 8 sselid φ C
11 1 3 fssresd φ F A : A
12 limcrcl C F A lim D F A : dom F A dom F A D
13 8 12 syl φ F A : dom F A dom F A D
14 13 simp3d φ D
15 11 2 14 ellimc3 φ C F A lim D C w + z + y A y D y D < z F A y C < w
16 8 15 mpbid φ C w + z + y A y D y D < z F A y C < w
17 16 simprd φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w
18 17 r19.21bi φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w
19 simpl1l φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B φ
20 19 adantr φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z φ
21 simplr φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z b B
22 id b B b B
23 oveq1 y = z y + T = z + T
24 23 eqeq2d y = z x = y + T x = z + T
25 24 cbvrexvw y A x = y + T z A x = z + T
26 eqeq1 x = w x = z + T w = z + T
27 26 rexbidv x = w z A x = z + T z A w = z + T
28 25 27 syl5bb x = w y A x = y + T z A w = z + T
29 28 cbvrabv x | y A x = y + T = w | z A w = z + T
30 5 29 eqtri B = w | z A w = z + T
31 22 30 eleqtrdi b B b w | z A w = z + T
32 eqeq1 w = b w = z + T b = z + T
33 32 rexbidv w = b z A w = z + T z A b = z + T
34 33 elrab b w | z A w = z + T b z A b = z + T
35 31 34 sylib b B b z A b = z + T
36 35 simprd b B z A b = z + T
37 36 adantl φ b B z A b = z + T
38 oveq1 b = z + T b T = z + T - T
39 38 3ad2ant3 φ z A b = z + T b T = z + T - T
40 2 sselda φ z A z
41 4 adantr φ z A T
42 40 41 pncand φ z A z + T - T = z
43 42 3adant3 φ z A b = z + T z + T - T = z
44 39 43 eqtrd φ z A b = z + T b T = z
45 simp2 φ z A b = z + T z A
46 44 45 eqeltrd φ z A b = z + T b T A
47 46 3exp φ z A b = z + T b T A
48 47 adantr φ b B z A b = z + T b T A
49 48 rexlimdv φ b B z A b = z + T b T A
50 37 49 mpd φ b B b T A
51 5 ssrab3 B
52 51 a1i φ B
53 52 sselda φ b B b
54 4 adantr φ b B T
55 53 54 npcand φ b B b - T + T = b
56 55 eqcomd φ b B b = b - T + T
57 oveq1 x = b T x + T = b - T + T
58 57 rspceeqv b T A b = b - T + T x A b = x + T
59 50 56 58 syl2anc φ b B x A b = x + T
60 20 21 59 syl2anc φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T
61 nfv x φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w
62 nfrab1 _ x x | y A x = y + T
63 5 62 nfcxfr _ x B
64 63 nfcri x b B
65 61 64 nfan x φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B
66 nfv x b D + T b D + T < z
67 65 66 nfan x φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z
68 nfcv _ x abs
69 nfcv _ x F
70 69 63 nfres _ x F B
71 nfcv _ x b
72 70 71 nffv _ x F B b
73 nfcv _ x
74 nfcv _ x C
75 72 73 74 nfov _ x F B b C
76 68 75 nffv _ x F B b C
77 nfcv _ x <
78 nfcv _ x w
79 76 77 78 nfbr x F B b C < w
80 simp3 φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T b = x + T
81 80 fveq2d φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F B b = F B x + T
82 21 3ad2ant1 φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T b B
83 80 82 eqeltrrd φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T x + T B
84 83 fvresd φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F B x + T = F x + T
85 20 3ad2ant1 φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T φ
86 simp2 φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T x A
87 eleq1w y = x y A x A
88 87 anbi2d y = x φ y A φ x A
89 fvoveq1 y = x F y + T = F x + T
90 fveq2 y = x F y = F x
91 89 90 eqeq12d y = x F y + T = F y F x + T = F x
92 88 91 imbi12d y = x φ y A F y + T = F y φ x A F x + T = F x
93 92 7 chvarvv φ x A F x + T = F x
94 85 86 93 syl2anc φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F x + T = F x
95 86 fvresd φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F A x = F x
96 94 95 eqtr4d φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F x + T = F A x
97 81 84 96 3eqtrd φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F B b = F A x
98 97 fvoveq1d φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F B b C = F A x C
99 simpll3 φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z y A y D y D < z F A y C < w
100 99 3ad2ant1 φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T y A y D y D < z F A y C < w
101 100 86 jca φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T y A y D y D < z F A y C < w x A
102 simp1rl φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T b D + T
103 102 neneqd φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T ¬ b = D + T
104 oveq1 x = D x + T = D + T
105 80 104 sylan9eq φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T x = D b = D + T
106 103 105 mtand φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T ¬ x = D
107 106 neqned φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T x D
108 80 oveq1d φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T b D + T = x + T - D + T
109 2 sselda φ x A x
110 85 86 109 syl2anc φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T x
111 85 14 syl φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T D
112 85 4 syl φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T T
113 110 111 112 pnpcan2d φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T x + T - D + T = x D
114 108 113 eqtr2d φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T x D = b D + T
115 114 fveq2d φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T x D = b D + T
116 simp1rr φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T b D + T < z
117 115 116 eqbrtrd φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T x D < z
118 107 117 jca φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T x D x D < z
119 neeq1 y = x y D x D
120 fvoveq1 y = x y D = x D
121 120 breq1d y = x y D < z x D < z
122 119 121 anbi12d y = x y D y D < z x D x D < z
123 122 imbrov2fvoveq y = x y D y D < z F A y C < w x D x D < z F A x C < w
124 123 rspccva y A y D y D < z F A y C < w x A x D x D < z F A x C < w
125 101 118 124 sylc φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F A x C < w
126 98 125 eqbrtrd φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F B b C < w
127 126 3exp φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F B b C < w
128 67 79 127 rexlimd φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z x A b = x + T F B b C < w
129 60 128 mpd φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z F B b C < w
130 129 ex φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z F B b C < w
131 130 ralrimiva φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z F B b C < w
132 131 3exp φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w b B b D + T b D + T < z F B b C < w
133 132 reximdvai φ w + z + y A y D y D < z F A y C < w z + b B b D + T b D + T < z F B b C < w
134 18 133 mpd φ w + z + b B b D + T b D + T < z F B b C < w
135 134 ralrimiva φ w + z + b B b D + T b D + T < z F B b C < w
136 1 6 fssresd φ F B : B
137 14 4 addcld φ D + T
138 136 52 137 ellimc3 φ C F B lim D + T C w + z + b B b D + T b D + T < z F B b C < w
139 10 135 138 mpbir2and φ C F B lim D + T