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Theorem fourierdlem22 40867
Description: The coefficients of the fourier series are integrable and reals. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
fourierdlem22.f (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
fourierdlem22.c 𝐶 = (-π(,)π)
fourierdlem22.fibl (𝜑 → (𝐹𝐶) ∈ 𝐿1)
fourierdlem22.a 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (∫𝐶((𝐹𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π))
fourierdlem22.b 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫𝐶((𝐹𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π))
Assertion
Ref Expression
fourierdlem22 (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℕ0 → (𝐴𝑛) ∈ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐵𝑛) ∈ ℝ)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐶   𝑥,𝐹   𝑥,𝑛,𝜑
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥,𝑛)   𝐵(𝑥,𝑛)   𝐶(𝑛)   𝐹(𝑛)

Proof of Theorem fourierdlem22
Dummy variables 𝑏 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fourierdlem22.f . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹:ℝ⟶ℝ)
21adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥𝐶) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
3 ioossre 12448 . . . . . . . . . . . 12 (-π(,)π) ⊆ ℝ
4 id 22 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥𝐶𝑥𝐶)
5 fourierdlem22.c . . . . . . . . . . . . 13 𝐶 = (-π(,)π)
64, 5syl6eleq 2849 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝐶𝑥 ∈ (-π(,)π))
73, 6sseldi 3742 . . . . . . . . . . 11 (𝑥𝐶𝑥 ∈ ℝ)
87adantl 473 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥𝐶) → 𝑥 ∈ ℝ)
92, 8ffvelrnd 6524 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥𝐶) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
109adantlr 753 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥𝐶) → (𝐹𝑥) ∈ ℝ)
11 nn0re 11513 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℝ)
1211adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑥𝐶) → 𝑛 ∈ ℝ)
137adantl 473 . . . . . . . . . . 11 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑥𝐶) → 𝑥 ∈ ℝ)
1412, 13remulcld 10282 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑥𝐶) → (𝑛 · 𝑥) ∈ ℝ)
1514recoscld 15093 . . . . . . . . 9 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑥𝐶) → (cos‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ)
1615adantll 752 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥𝐶) → (cos‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ)
1710, 16remulcld 10282 . . . . . . 7 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥𝐶) → ((𝐹𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ ℝ)
18 ioombl 23553 . . . . . . . . . . . 12 (-π(,)π) ∈ dom vol
195, 18eqeltri 2835 . . . . . . . . . . 11 𝐶 ∈ dom vol
2019a1i 11 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → 𝐶 ∈ dom vol)
21 eqidd 2761 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) = (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))))
22 eqidd 2761 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥)) = (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥)))
2320, 16, 10, 21, 22offval2 7080 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → ((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∘𝑓 · (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥))) = (𝑥𝐶 ↦ ((cos‘(𝑛 · 𝑥)) · (𝐹𝑥))))
2416recnd 10280 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥𝐶) → (cos‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℂ)
2510recnd 10280 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥𝐶) → (𝐹𝑥) ∈ ℂ)
2624, 25mulcomd 10273 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥𝐶) → ((cos‘(𝑛 · 𝑥)) · (𝐹𝑥)) = ((𝐹𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥))))
2726mpteq2dva 4896 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ ((cos‘(𝑛 · 𝑥)) · (𝐹𝑥))) = (𝑥𝐶 ↦ ((𝐹𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥)))))
2823, 27eqtr2d 2795 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ ((𝐹𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥)))) = ((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∘𝑓 · (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥))))
29 coscn 24418 . . . . . . . . . . . . 13 cos ∈ (ℂ–cn→ℂ)
3029a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ0 → cos ∈ (ℂ–cn→ℂ))
315, 3eqsstri 3776 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐶 ⊆ ℝ
32 ax-resscn 10205 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ℝ ⊆ ℂ
3331, 32sstri 3753 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝐶 ⊆ ℂ
3433a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℕ0𝐶 ⊆ ℂ)
3511recnd 10280 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℕ0𝑛 ∈ ℂ)
36 ssid 3765 . . . . . . . . . . . . . . 15 ℂ ⊆ ℂ
3736a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 ∈ ℕ0 → ℂ ⊆ ℂ)
3834, 35, 37constcncfg 40605 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥𝐶𝑛) ∈ (𝐶cn→ℂ))
39 cncfmptid 22936 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐶 ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝑥𝐶𝑥) ∈ (𝐶cn→ℂ))
4033, 36, 39mp2an 710 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥𝐶𝑥) ∈ (𝐶cn→ℂ)
4140a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥𝐶𝑥) ∈ (𝐶cn→ℂ))
4238, 41mulcncf 23435 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥𝐶 ↦ (𝑛 · 𝑥)) ∈ (𝐶cn→ℂ))
4330, 42cncfmpt1f 22937 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ (𝐶cn→ℂ))
44 cnmbf 23645 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 ∈ dom vol ∧ (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ (𝐶cn→ℂ)) → (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ MblFn)
4519, 43, 44sylancr 698 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ MblFn)
4645adantl 473 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ MblFn)
471feqmptd 6412 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑥)))
4847reseq1d 5550 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐹𝐶) = ((𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑥)) ↾ 𝐶))
49 resmpt 5607 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐶 ⊆ ℝ → ((𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑥)) ↾ 𝐶) = (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥)))
5031, 49mp1i 13 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑥 ∈ ℝ ↦ (𝐹𝑥)) ↾ 𝐶) = (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥)))
5148, 50eqtr2d 2795 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥)) = (𝐹𝐶))
52 fourierdlem22.fibl . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐹𝐶) ∈ 𝐿1)
5351, 52eqeltrd 2839 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥)) ∈ 𝐿1)
5453adantr 472 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥)) ∈ 𝐿1)
55 1re 10251 . . . . . . . . . . 11 1 ∈ ℝ
56 simpr 479 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))) → 𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))))
57 nfv 1992 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑥 𝑛 ∈ ℕ0
58 nfmpt1 4899 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 𝑥(𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))
5958nfdm 5522 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝑥dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))
6059nfcri 2896 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑥 𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))
6157, 60nfan 1977 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝑥(𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))))
6215ex 449 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥𝐶 → (cos‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ))
6362adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))) → (𝑥𝐶 → (cos‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ))
6461, 63ralrimi 3095 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))) → ∀𝑥𝐶 (cos‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ)
65 dmmptg 5793 . . . . . . . . . . . . . . 15 (∀𝑥𝐶 (cos‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ → dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) = 𝐶)
6664, 65syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))) → dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) = 𝐶)
6756, 66eleqtrd 2841 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))) → 𝑦𝐶)
68 eqidd 2761 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) = (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))))
69 oveq2 6822 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑥 = 𝑦 → (𝑛 · 𝑥) = (𝑛 · 𝑦))
7069fveq2d 6357 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 = 𝑦 → (cos‘(𝑛 · 𝑥)) = (cos‘(𝑛 · 𝑦)))
7170adantl 473 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) ∧ 𝑥 = 𝑦) → (cos‘(𝑛 · 𝑥)) = (cos‘(𝑛 · 𝑦)))
72 simpr 479 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → 𝑦𝐶)
7311adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → 𝑛 ∈ ℝ)
7431, 72sseldi 3742 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → 𝑦 ∈ ℝ)
7573, 74remulcld 10282 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (𝑛 · 𝑦) ∈ ℝ)
7675recoscld 15093 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (cos‘(𝑛 · 𝑦)) ∈ ℝ)
7768, 71, 72, 76fvmptd 6451 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → ((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦) = (cos‘(𝑛 · 𝑦)))
7877fveq2d 6357 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) = (abs‘(cos‘(𝑛 · 𝑦))))
79 abscosbd 40007 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 · 𝑦) ∈ ℝ → (abs‘(cos‘(𝑛 · 𝑦))) ≤ 1)
8075, 79syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (abs‘(cos‘(𝑛 · 𝑦))) ≤ 1)
8178, 80eqbrtrd 4826 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1)
8267, 81syldan 488 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))) → (abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1)
8382ralrimiva 3104 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ0 → ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1)
84 breq2 4808 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 = 1 → ((abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏 ↔ (abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1))
8584ralbidv 3124 . . . . . . . . . . . 12 (𝑏 = 1 → (∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏 ↔ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1))
8685rspcev 3449 . . . . . . . . . . 11 ((1 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏)
8755, 83, 86sylancr 698 . . . . . . . . . 10 (𝑛 ∈ ℕ0 → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏)
8887adantl 473 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏)
89 bddmulibl 23824 . . . . . . . . 9 (((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ MblFn ∧ (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥)) ∈ 𝐿1 ∧ ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏) → ((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∘𝑓 · (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥))) ∈ 𝐿1)
9046, 54, 88, 89syl3anc 1477 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → ((𝑥𝐶 ↦ (cos‘(𝑛 · 𝑥))) ∘𝑓 · (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥))) ∈ 𝐿1)
9128, 90eqeltrd 2839 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ ((𝐹𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1)
9217, 91itgrecl 23783 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → ∫𝐶((𝐹𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ)
93 pire 24430 . . . . . . 7 π ∈ ℝ
9493a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → π ∈ ℝ)
95 0re 10252 . . . . . . . 8 0 ∈ ℝ
96 pipos 24432 . . . . . . . 8 0 < π
9795, 96gtneii 10361 . . . . . . 7 π ≠ 0
9897a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → π ≠ 0)
9992, 94, 98redivcld 11065 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (∫𝐶((𝐹𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π) ∈ ℝ)
100 fourierdlem22.a . . . . 5 𝐴 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (∫𝐶((𝐹𝑥) · (cos‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π))
10199, 100fmptd 6549 . . . 4 (𝜑𝐴:ℕ0⟶ℝ)
102101ffvelrnda 6523 . . 3 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝐴𝑛) ∈ ℝ)
103102ex 449 . 2 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝐴𝑛) ∈ ℝ))
104 nnnn0 11511 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ℕ → 𝑛 ∈ ℕ0)
10514resincld 15092 . . . . . . . . . 10 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑥𝐶) → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ)
106105adantll 752 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥𝐶) → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ)
10710, 106remulcld 10282 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥𝐶) → ((𝐹𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ ℝ)
108 eqidd 2761 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) = (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))))
10920, 106, 10, 108, 22offval2 7080 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → ((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∘𝑓 · (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥))) = (𝑥𝐶 ↦ ((sin‘(𝑛 · 𝑥)) · (𝐹𝑥))))
110106recnd 10280 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥𝐶) → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℂ)
111110, 25mulcomd 10273 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) ∧ 𝑥𝐶) → ((sin‘(𝑛 · 𝑥)) · (𝐹𝑥)) = ((𝐹𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))))
112111mpteq2dva 4896 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ ((sin‘(𝑛 · 𝑥)) · (𝐹𝑥))) = (𝑥𝐶 ↦ ((𝐹𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥)))))
113109, 112eqtr2d 2795 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ ((𝐹𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) = ((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∘𝑓 · (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥))))
114 sincn 24417 . . . . . . . . . . . . 13 sin ∈ (ℂ–cn→ℂ)
115114a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → sin ∈ (ℂ–cn→ℂ))
11642adantl 473 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ (𝑛 · 𝑥)) ∈ (𝐶cn→ℂ))
117115, 116cncfmpt1f 22937 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ (𝐶cn→ℂ))
118 cnmbf 23645 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 ∈ dom vol ∧ (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ (𝐶cn→ℂ)) → (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ MblFn)
11919, 117, 118sylancr 698 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ MblFn)
120 simpr 479 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → 𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))))
121 nfmpt1 4899 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 𝑥(𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))
122121nfdm 5522 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 𝑥dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))
123122nfcri 2896 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝑥 𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))
12457, 123nfan 1977 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑥(𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))))
125105ex 449 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 ∈ ℕ0 → (𝑥𝐶 → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ))
126125adantr 472 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → (𝑥𝐶 → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ))
127124, 126ralrimi 3095 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → ∀𝑥𝐶 (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ)
128 dmmptg 5793 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (∀𝑥𝐶 (sin‘(𝑛 · 𝑥)) ∈ ℝ → dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) = 𝐶)
129127, 128syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) = 𝐶)
130120, 129eleqtrd 2841 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → 𝑦𝐶)
131 eqidd 2761 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) = (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))))
13269fveq2d 6357 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑥 = 𝑦 → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) = (sin‘(𝑛 · 𝑦)))
133132adantl 473 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) ∧ 𝑥 = 𝑦) → (sin‘(𝑛 · 𝑥)) = (sin‘(𝑛 · 𝑦)))
13475resincld 15092 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (sin‘(𝑛 · 𝑦)) ∈ ℝ)
135131, 133, 72, 134fvmptd 6451 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → ((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦) = (sin‘(𝑛 · 𝑦)))
136135fveq2d 6357 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) = (abs‘(sin‘(𝑛 · 𝑦))))
137 abssinbd 40026 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑛 · 𝑦) ∈ ℝ → (abs‘(sin‘(𝑛 · 𝑦))) ≤ 1)
13875, 137syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (abs‘(sin‘(𝑛 · 𝑦))) ≤ 1)
139136, 138eqbrtrd 4826 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦𝐶) → (abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1)
140130, 139syldan 488 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑛 ∈ ℕ0𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) → (abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1)
141140ralrimiva 3104 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 ∈ ℕ0 → ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1)
142 breq2 4808 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏 = 1 → ((abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏 ↔ (abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1))
143142ralbidv 3124 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 = 1 → (∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏 ↔ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1))
144143rspcev 3449 . . . . . . . . . . . 12 ((1 ∈ ℝ ∧ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 1) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏)
14555, 141, 144sylancr 698 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 ∈ ℕ0 → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏)
146145adantl 473 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏)
147 bddmulibl 23824 . . . . . . . . . 10 (((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∈ MblFn ∧ (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥)) ∈ 𝐿1 ∧ ∃𝑏 ∈ ℝ ∀𝑦 ∈ dom (𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))(abs‘((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥)))‘𝑦)) ≤ 𝑏) → ((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∘𝑓 · (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥))) ∈ 𝐿1)
148119, 54, 146, 147syl3anc 1477 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → ((𝑥𝐶 ↦ (sin‘(𝑛 · 𝑥))) ∘𝑓 · (𝑥𝐶 ↦ (𝐹𝑥))) ∈ 𝐿1)
149113, 148eqeltrd 2839 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑥𝐶 ↦ ((𝐹𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥)))) ∈ 𝐿1)
150107, 149itgrecl 23783 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → ∫𝐶((𝐹𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ)
151104, 150sylan2 492 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → ∫𝐶((𝐹𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 ∈ ℝ)
15293a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → π ∈ ℝ)
15397a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → π ≠ 0)
154151, 152, 153redivcld 11065 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (∫𝐶((𝐹𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π) ∈ ℝ)
155 fourierdlem22.b . . . . 5 𝐵 = (𝑛 ∈ ℕ ↦ (∫𝐶((𝐹𝑥) · (sin‘(𝑛 · 𝑥))) d𝑥 / π))
156154, 155fmptd 6549 . . . 4 (𝜑𝐵:ℕ⟶ℝ)
157156ffvelrnda 6523 . . 3 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ) → (𝐵𝑛) ∈ ℝ)
158157ex 449 . 2 (𝜑 → (𝑛 ∈ ℕ → (𝐵𝑛) ∈ ℝ))
159103, 158jca 555 1 (𝜑 → ((𝑛 ∈ ℕ0 → (𝐴𝑛) ∈ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ → (𝐵𝑛) ∈ ℝ)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  wne 2932  wral 3050  wrex 3051  wss 3715   class class class wbr 4804  cmpt 4881  dom cdm 5266  cres 5268  wf 6045  cfv 6049  (class class class)co 6814  𝑓 cof 7061  cc 10146  cr 10147  0cc0 10148  1c1 10149   · cmul 10153  cle 10287  -cneg 10479   / cdiv 10896  cn 11232  0cn0 11504  (,)cioo 12388  abscabs 14193  sincsin 15013  cosccos 15014  πcpi 15016  cnccncf 22900  volcvol 23452  MblFncmbf 23602  𝐿1cibl 23605  citg 23606
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-rep 4923  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7115  ax-inf2 8713  ax-cc 9469  ax-cnex 10204  ax-resscn 10205  ax-1cn 10206  ax-icn 10207  ax-addcl 10208  ax-addrcl 10209  ax-mulcl 10210  ax-mulrcl 10211  ax-mulcom 10212  ax-addass 10213  ax-mulass 10214  ax-distr 10215  ax-i2m1 10216  ax-1ne0 10217  ax-1rid 10218  ax-rnegex 10219  ax-rrecex 10220  ax-cnre 10221  ax-pre-lttri 10222  ax-pre-lttrn 10223  ax-pre-ltadd 10224  ax-pre-mulgt0 10225  ax-pre-sup 10226  ax-addf 10227  ax-mulf 10228
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-fal 1638  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-int 4628  df-iun 4674  df-iin 4675  df-disj 4773  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-se 5226  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-isom 6058  df-riota 6775  df-ov 6817  df-oprab 6818  df-mpt2 6819  df-of 7063  df-ofr 7064  df-om 7232  df-1st 7334  df-2nd 7335  df-supp 7465  df-wrecs 7577  df-recs 7638  df-rdg 7676  df-1o 7730  df-2o 7731  df-oadd 7734  df-omul 7735  df-er 7913  df-map 8027  df-pm 8028  df-ixp 8077  df-en 8124  df-dom 8125  df-sdom 8126  df-fin 8127  df-fsupp 8443  df-fi 8484  df-sup 8515  df-inf 8516  df-oi 8582  df-card 8975  df-acn 8978  df-cda 9202  df-pnf 10288  df-mnf 10289  df-xr 10290  df-ltxr 10291  df-le 10292  df-sub 10480  df-neg 10481  df-div 10897  df-nn 11233  df-2 11291  df-3 11292  df-4 11293  df-5 11294  df-6 11295  df-7 11296  df-8 11297  df-9 11298  df-n0 11505  df-z 11590  df-dec 11706  df-uz 11900  df-q 12002  df-rp 12046  df-xneg 12159  df-xadd 12160  df-xmul 12161  df-ioo 12392  df-ioc 12393  df-ico 12394  df-icc 12395  df-fz 12540  df-fzo 12680  df-fl 12807  df-mod 12883  df-seq 13016  df-exp 13075  df-fac 13275  df-bc 13304  df-hash 13332  df-shft 14026  df-cj 14058  df-re 14059  df-im 14060  df-sqrt 14194  df-abs 14195  df-limsup 14421  df-clim 14438  df-rlim 14439  df-sum 14636  df-ef 15017  df-sin 15019  df-cos 15020  df-pi 15022  df-struct 16081  df-ndx 16082  df-slot 16083  df-base 16085  df-sets 16086  df-ress 16087  df-plusg 16176  df-mulr 16177  df-starv 16178  df-sca 16179  df-vsca 16180  df-ip 16181  df-tset 16182  df-ple 16183  df-ds 16186  df-unif 16187  df-hom 16188  df-cco 16189  df-rest 16305  df-topn 16306  df-0g 16324  df-gsum 16325  df-topgen 16326  df-pt 16327  df-prds 16330  df-xrs 16384  df-qtop 16389  df-imas 16390  df-xps 16392  df-mre 16468  df-mrc 16469  df-acs 16471  df-mgm 17463  df-sgrp 17505  df-mnd 17516  df-submnd 17557  df-mulg 17762  df-cntz 17970  df-cmn 18415  df-psmet 19960  df-xmet 19961  df-met 19962  df-bl 19963  df-mopn 19964  df-fbas 19965  df-fg 19966  df-cnfld 19969  df-top 20921  df-topon 20938  df-topsp 20959  df-bases 20972  df-cld 21045  df-ntr 21046  df-cls 21047  df-nei 21124  df-lp 21162  df-perf 21163  df-cn 21253  df-cnp 21254  df-haus 21341  df-cmp 21412  df-tx 21587  df-hmeo 21780  df-fil 21871  df-fm 21963  df-flim 21964  df-flf 21965  df-xms 22346  df-ms 22347  df-tms 22348  df-cncf 22902  df-ovol 23453  df-vol 23454  df-mbf 23607  df-itg1 23608  df-itg2 23609  df-ibl 23610  df-itg 23611  df-0p 23656  df-limc 23849  df-dv 23850
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