MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  climshftlem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem climshftlem 14425
Description: A shifted function converges if the original function converges. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Nov-2013.)
Hypothesis
Ref Expression
climshft.1 𝐹 ∈ V
Assertion
Ref Expression
climshftlem (𝑀 ∈ ℤ → (𝐹𝐴 → (𝐹 shift 𝑀) ⇝ 𝐴))

Proof of Theorem climshftlem
Dummy variables 𝑘 𝑚 𝑛 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zaddcl 11530 . . . . . . 7 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝑘 + 𝑀) ∈ ℤ)
21ancoms 468 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (𝑘 + 𝑀) ∈ ℤ)
3 eluzsub 11830 . . . . . . . . . . 11 ((𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀))) → (𝑛𝑀) ∈ (ℤ𝑘))
433com12 1117 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀))) → (𝑛𝑀) ∈ (ℤ𝑘))
543expa 1111 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀))) → (𝑛𝑀) ∈ (ℤ𝑘))
6 fveq2 6304 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = (𝑛𝑀) → (𝐹𝑚) = (𝐹‘(𝑛𝑀)))
76eleq1d 2788 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = (𝑛𝑀) → ((𝐹𝑚) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘(𝑛𝑀)) ∈ ℂ))
86oveq1d 6780 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = (𝑛𝑀) → ((𝐹𝑚) − 𝐴) = ((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴))
98fveq2d 6308 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = (𝑛𝑀) → (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) = (abs‘((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴)))
109breq1d 4770 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 = (𝑛𝑀) → ((abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥))
117, 10anbi12d 749 . . . . . . . . . 10 (𝑚 = (𝑛𝑀) → (((𝐹𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ((𝐹‘(𝑛𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
1211rspcv 3409 . . . . . . . . 9 ((𝑛𝑀) ∈ (ℤ𝑘) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ((𝐹‘(𝑛𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
135, 12syl 17 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀))) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ((𝐹‘(𝑛𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
14 zcn 11495 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ ℂ)
15 eluzelcn 11812 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀)) → 𝑛 ∈ ℂ)
16 climshft.1 . . . . . . . . . . . . 13 𝐹 ∈ V
1716shftval 13934 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → ((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) = (𝐹‘(𝑛𝑀)))
1817eleq1d 2788 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → (((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ↔ (𝐹‘(𝑛𝑀)) ∈ ℂ))
1917oveq1d 6780 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → (((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴) = ((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴))
2019fveq2d 6308 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) = (abs‘((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴)))
2120breq1d 4770 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → ((abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥 ↔ (abs‘((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥))
2218, 21anbi12d 749 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝑛 ∈ ℂ) → ((((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ((𝐹‘(𝑛𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
2314, 15, 22syl2an 495 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀))) → ((((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ((𝐹‘(𝑛𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
2423adantlr 753 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀))) → ((((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ((𝐹‘(𝑛𝑀)) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹‘(𝑛𝑀)) − 𝐴)) < 𝑥)))
2513, 24sylibrd 249 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀))) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → (((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
2625ralrimdva 3071 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ∀𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀))(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
27 fveq2 6304 . . . . . . . 8 (𝑚 = (𝑘 + 𝑀) → (ℤ𝑚) = (ℤ‘(𝑘 + 𝑀)))
2827raleqdv 3247 . . . . . . 7 (𝑚 = (𝑘 + 𝑀) → (∀𝑛 ∈ (ℤ𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥) ↔ ∀𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀))(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
2928rspcev 3413 . . . . . 6 (((𝑘 + 𝑀) ∈ ℤ ∧ ∀𝑛 ∈ (ℤ‘(𝑘 + 𝑀))(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)) → ∃𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥))
302, 26, 29syl6an 569 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → (∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ∃𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
3130rexlimdva 3133 . . . 4 (𝑀 ∈ ℤ → (∃𝑘 ∈ ℤ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ∃𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
3231ralimdv 3065 . . 3 (𝑀 ∈ ℤ → (∀𝑥 ∈ ℝ+𝑘 ∈ ℤ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥) → ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥)))
3332anim2d 590 . 2 (𝑀 ∈ ℤ → ((𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑘 ∈ ℤ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥)) → (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥))))
3416a1i 11 . . 3 (𝑀 ∈ ℤ → 𝐹 ∈ V)
35 eqidd 2725 . . 3 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑚 ∈ ℤ) → (𝐹𝑚) = (𝐹𝑚))
3634, 35clim 14345 . 2 (𝑀 ∈ ℤ → (𝐹𝐴 ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑘 ∈ ℤ ∀𝑚 ∈ (ℤ𝑘)((𝐹𝑚) ∈ ℂ ∧ (abs‘((𝐹𝑚) − 𝐴)) < 𝑥))))
37 ovexd 6795 . . 3 (𝑀 ∈ ℤ → (𝐹 shift 𝑀) ∈ V)
38 eqidd 2725 . . 3 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) = ((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛))
3937, 38clim 14345 . 2 (𝑀 ∈ ℤ → ((𝐹 shift 𝑀) ⇝ 𝐴 ↔ (𝐴 ∈ ℂ ∧ ∀𝑥 ∈ ℝ+𝑚 ∈ ℤ ∀𝑛 ∈ (ℤ𝑚)(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) ∈ ℂ ∧ (abs‘(((𝐹 shift 𝑀)‘𝑛) − 𝐴)) < 𝑥))))
4033, 36, 393imtr4d 283 1 (𝑀 ∈ ℤ → (𝐹𝐴 → (𝐹 shift 𝑀) ⇝ 𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1596  wcel 2103  wral 3014  wrex 3015  Vcvv 3304   class class class wbr 4760  cfv 6001  (class class class)co 6765  cc 10047   + caddc 10052   < clt 10187  cmin 10379  cz 11490  cuz 11800  +crp 11946   shift cshi 13926  abscabs 14094  cli 14335
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1835  ax-4 1850  ax-5 1952  ax-6 2018  ax-7 2054  ax-8 2105  ax-9 2112  ax-10 2132  ax-11 2147  ax-12 2160  ax-13 2355  ax-ext 2704  ax-rep 4879  ax-sep 4889  ax-nul 4897  ax-pow 4948  ax-pr 5011  ax-un 7066  ax-cnex 10105  ax-resscn 10106  ax-1cn 10107  ax-icn 10108  ax-addcl 10109  ax-addrcl 10110  ax-mulcl 10111  ax-mulrcl 10112  ax-mulcom 10113  ax-addass 10114  ax-mulass 10115  ax-distr 10116  ax-i2m1 10117  ax-1ne0 10118  ax-1rid 10119  ax-rnegex 10120  ax-rrecex 10121  ax-cnre 10122  ax-pre-lttri 10123  ax-pre-lttrn 10124  ax-pre-ltadd 10125  ax-pre-mulgt0 10126
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1599  df-ex 1818  df-nf 1823  df-sb 2011  df-eu 2575  df-mo 2576  df-clab 2711  df-cleq 2717  df-clel 2720  df-nfc 2855  df-ne 2897  df-nel 3000  df-ral 3019  df-rex 3020  df-reu 3021  df-rab 3023  df-v 3306  df-sbc 3542  df-csb 3640  df-dif 3683  df-un 3685  df-in 3687  df-ss 3694  df-pss 3696  df-nul 4024  df-if 4195  df-pw 4268  df-sn 4286  df-pr 4288  df-tp 4290  df-op 4292  df-uni 4545  df-iun 4630  df-br 4761  df-opab 4821  df-mpt 4838  df-tr 4861  df-id 5128  df-eprel 5133  df-po 5139  df-so 5140  df-fr 5177  df-we 5179  df-xp 5224  df-rel 5225  df-cnv 5226  df-co 5227  df-dm 5228  df-rn 5229  df-res 5230  df-ima 5231  df-pred 5793  df-ord 5839  df-on 5840  df-lim 5841  df-suc 5842  df-iota 5964  df-fun 6003  df-fn 6004  df-f 6005  df-f1 6006  df-fo 6007  df-f1o 6008  df-fv 6009  df-riota 6726  df-ov 6768  df-oprab 6769  df-mpt2 6770  df-om 7183  df-wrecs 7527  df-recs 7588  df-rdg 7626  df-er 7862  df-en 8073  df-dom 8074  df-sdom 8075  df-pnf 10189  df-mnf 10190  df-xr 10191  df-ltxr 10192  df-le 10193  df-sub 10381  df-neg 10382  df-nn 11134  df-n0 11406  df-z 11491  df-uz 11801  df-shft 13927  df-clim 14339
This theorem is referenced by:  climshft  14427
  Copyright terms: Public domain W3C validator