Metamath Proof Explorer


Theorem ulmshft

Description: A sequence of functions converges iff the shifted sequence converges. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses ulmshft.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
ulmshft.w ⊢ W = ℤ ≥ M + K
ulmshft.m ⊢ φ → M ∈ ℤ
ulmshft.k ⊢ φ → K ∈ ℤ
ulmshft.f ⊢ φ → F : Z ⟶ ℂ S
ulmshft.h ⊢ φ → H = n ∈ W ⟼ F ⁡ n − K
Assertion ulmshft ⊢ φ → F ⇝u ⁡ S G ↔ H ⇝u ⁡ S G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ulmshft.z ⊢ Z = ℤ ≥ M
2 ulmshft.w ⊢ W = ℤ ≥ M + K
3 ulmshft.m ⊢ φ → M ∈ ℤ
4 ulmshft.k ⊢ φ → K ∈ ℤ
5 ulmshft.f ⊢ φ → F : Z ⟶ ℂ S
6 ulmshft.h ⊢ φ → H = n ∈ W ⟼ F ⁡ n − K
7 1 2 3 4 5 6 ulmshftlem ⊢ φ → F ⇝u ⁡ S G → H ⇝u ⁡ S G
8 eqid ⊢ ℤ ≥ M + K + − K = ℤ ≥ M + K + − K
9 3 4 zaddcld ⊢ φ → M + K ∈ ℤ
10 4 znegcld ⊢ φ → − K ∈ ℤ
11 5 adantr ⊢ φ ∧ n ∈ W → F : Z ⟶ ℂ S
12 3 adantr ⊢ φ ∧ n ∈ W → M ∈ ℤ
13 4 adantr ⊢ φ ∧ n ∈ W → K ∈ ℤ
14 simpr ⊢ φ ∧ n ∈ W → n ∈ W
15 14 2 eleqtrdi ⊢ φ ∧ n ∈ W → n ∈ ℤ ≥ M + K
16 eluzsub ⊢ M ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ n ∈ ℤ ≥ M + K → n − K ∈ ℤ ≥ M
17 12 13 15 16 syl3anc ⊢ φ ∧ n ∈ W → n − K ∈ ℤ ≥ M
18 17 1 eleqtrrdi ⊢ φ ∧ n ∈ W → n − K ∈ Z
19 11 18 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ n ∈ W → F ⁡ n − K ∈ ℂ S
20 6 19 fmpt3d ⊢ φ → H : W ⟶ ℂ S
21 simpr ⊢ φ ∧ m ∈ Z → m ∈ Z
22 21 1 eleqtrdi ⊢ φ ∧ m ∈ Z → m ∈ ℤ ≥ M
23 eluzelz ⊢ m ∈ ℤ ≥ M → m ∈ ℤ
24 22 23 syl ⊢ φ ∧ m ∈ Z → m ∈ ℤ
25 24 zcnd ⊢ φ ∧ m ∈ Z → m ∈ ℂ
26 4 zcnd ⊢ φ → K ∈ ℂ
27 26 adantr ⊢ φ ∧ m ∈ Z → K ∈ ℂ
28 25 27 subnegd ⊢ φ ∧ m ∈ Z → m − − K = m + K
29 28 fveq2d ⊢ φ ∧ m ∈ Z → H ⁡ m − − K = H ⁡ m + K
30 6 adantr ⊢ φ ∧ m ∈ Z → H = n ∈ W ⟼ F ⁡ n − K
31 30 fveq1d ⊢ φ ∧ m ∈ Z → H ⁡ m + K = n ∈ W ⟼ F ⁡ n − K ⁡ m + K
32 4 adantr ⊢ φ ∧ m ∈ Z → K ∈ ℤ
33 eluzadd ⊢ m ∈ ℤ ≥ M ∧ K ∈ ℤ → m + K ∈ ℤ ≥ M + K
34 22 32 33 syl2anc ⊢ φ ∧ m ∈ Z → m + K ∈ ℤ ≥ M + K
35 34 2 eleqtrrdi ⊢ φ ∧ m ∈ Z → m + K ∈ W
36 fvoveq1 ⊢ n = m + K → F ⁡ n − K = F ⁡ m + K - K
37 eqid ⊢ n ∈ W ⟼ F ⁡ n − K = n ∈ W ⟼ F ⁡ n − K
38 fvex ⊢ F ⁡ m + K - K ∈ V
39 36 37 38 fvmpt ⊢ m + K ∈ W → n ∈ W ⟼ F ⁡ n − K ⁡ m + K = F ⁡ m + K - K
40 35 39 syl ⊢ φ ∧ m ∈ Z → n ∈ W ⟼ F ⁡ n − K ⁡ m + K = F ⁡ m + K - K
41 25 27 pncand ⊢ φ ∧ m ∈ Z → m + K - K = m
42 41 fveq2d ⊢ φ ∧ m ∈ Z → F ⁡ m + K - K = F ⁡ m
43 40 42 eqtrd ⊢ φ ∧ m ∈ Z → n ∈ W ⟼ F ⁡ n − K ⁡ m + K = F ⁡ m
44 29 31 43 3eqtrd ⊢ φ ∧ m ∈ Z → H ⁡ m − − K = F ⁡ m
45 44 mpteq2dva ⊢ φ → m ∈ Z ⟼ H ⁡ m − − K = m ∈ Z ⟼ F ⁡ m
46 3 zcnd ⊢ φ → M ∈ ℂ
47 10 zcnd ⊢ φ → − K ∈ ℂ
48 46 26 47 addassd ⊢ φ → M + K + − K = M + K + − K
49 26 negidd ⊢ φ → K + − K = 0
50 49 oveq2d ⊢ φ → M + K + − K = M + 0
51 46 addridd ⊢ φ → M + 0 = M
52 48 50 51 3eqtrd ⊢ φ → M + K + − K = M
53 52 fveq2d ⊢ φ → ℤ ≥ M + K + − K = ℤ ≥ M
54 53 1 eqtr4di ⊢ φ → ℤ ≥ M + K + − K = Z
55 54 mpteq1d ⊢ φ → m ∈ ℤ ≥ M + K + − K ⟼ H ⁡ m − − K = m ∈ Z ⟼ H ⁡ m − − K
56 5 feqmptd ⊢ φ → F = m ∈ Z ⟼ F ⁡ m
57 45 55 56 3eqtr4rd ⊢ φ → F = m ∈ ℤ ≥ M + K + − K ⟼ H ⁡ m − − K
58 2 8 9 10 20 57 ulmshftlem ⊢ φ → H ⇝u ⁡ S G → F ⇝u ⁡ S G
59 7 58 impbid ⊢ φ → F ⇝u ⁡ S G ↔ H ⇝u ⁡ S G