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Theorem fperiodmullem 39985
Description: A function with period T is also periodic with period nonnegative multiple of T. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
fperiodmullem.f (𝜑𝐹:ℝ⟶ℂ)
fperiodmullem.t (𝜑𝑇 ∈ ℝ)
fperiodmullem.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
fperiodmullem.x (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
fperiodmullem.per ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹𝑥))
Assertion
Ref Expression
fperiodmullem (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐹   𝑥,𝑇   𝑥,𝑋   𝜑,𝑥
Allowed substitution hint:   𝑁(𝑥)

Proof of Theorem fperiodmullem
Dummy variables 𝑚 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fperiodmullem.n . 2 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
2 oveq1 6808 . . . . . . 7 (𝑛 = 0 → (𝑛 · 𝑇) = (0 · 𝑇))
32oveq2d 6817 . . . . . 6 (𝑛 = 0 → (𝑋 + (𝑛 · 𝑇)) = (𝑋 + (0 · 𝑇)))
43fveq2d 6344 . . . . 5 (𝑛 = 0 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹‘(𝑋 + (0 · 𝑇))))
54eqeq1d 2750 . . . 4 (𝑛 = 0 → ((𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋) ↔ (𝐹‘(𝑋 + (0 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
65imbi2d 329 . . 3 (𝑛 = 0 → ((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ↔ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (0 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))))
7 oveq1 6808 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑚 → (𝑛 · 𝑇) = (𝑚 · 𝑇))
87oveq2d 6817 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑚 → (𝑋 + (𝑛 · 𝑇)) = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)))
98fveq2d 6344 . . . . 5 (𝑛 = 𝑚 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))))
109eqeq1d 2750 . . . 4 (𝑛 = 𝑚 → ((𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋) ↔ (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
1110imbi2d 329 . . 3 (𝑛 = 𝑚 → ((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ↔ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))))
12 oveq1 6808 . . . . . . 7 (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝑛 · 𝑇) = ((𝑚 + 1) · 𝑇))
1312oveq2d 6817 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝑋 + (𝑛 · 𝑇)) = (𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇)))
1413fveq2d 6344 . . . . 5 (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))))
1514eqeq1d 2750 . . . 4 (𝑛 = (𝑚 + 1) → ((𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋) ↔ (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
1615imbi2d 329 . . 3 (𝑛 = (𝑚 + 1) → ((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ↔ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹𝑋))))
17 oveq1 6808 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 · 𝑇) = (𝑁 · 𝑇))
1817oveq2d 6817 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑁 → (𝑋 + (𝑛 · 𝑇)) = (𝑋 + (𝑁 · 𝑇)))
1918fveq2d 6344 . . . . 5 (𝑛 = 𝑁 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))))
2019eqeq1d 2750 . . . 4 (𝑛 = 𝑁 → ((𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋) ↔ (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
2120imbi2d 329 . . 3 (𝑛 = 𝑁 → ((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑛 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ↔ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))))
22 fperiodmullem.t . . . . . . . 8 (𝜑𝑇 ∈ ℝ)
2322recnd 10231 . . . . . . 7 (𝜑𝑇 ∈ ℂ)
2423mul02d 10397 . . . . . 6 (𝜑 → (0 · 𝑇) = 0)
2524oveq2d 6817 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 + (0 · 𝑇)) = (𝑋 + 0))
26 fperiodmullem.x . . . . . . 7 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
2726recnd 10231 . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
2827addid1d 10399 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋 + 0) = 𝑋)
2925, 28eqtrd 2782 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 + (0 · 𝑇)) = 𝑋)
3029fveq2d 6344 . . 3 (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (0 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
31 simp3 1130 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → 𝜑)
32 simp1 1128 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → 𝑚 ∈ ℕ0)
33 simpr 479 . . . . . . 7 (((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → 𝜑)
34 simpl 474 . . . . . . 7 (((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
3533, 34mpd 15 . . . . . 6 (((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
36353adant1 1122 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
37 nn0cn 11465 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℂ)
3837adantl 473 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℂ)
39 1cnd 10219 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 1 ∈ ℂ)
4023adantr 472 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑇 ∈ ℂ)
4138, 39, 40adddird 10228 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑚 + 1) · 𝑇) = ((𝑚 · 𝑇) + (1 · 𝑇)))
4241oveq2d 6817 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇)) = (𝑋 + ((𝑚 · 𝑇) + (1 · 𝑇))))
4327adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑋 ∈ ℂ)
4438, 40mulcld 10223 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑚 · 𝑇) ∈ ℂ)
4539, 40mulcld 10223 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (1 · 𝑇) ∈ ℂ)
4643, 44, 45addassd 10225 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + (1 · 𝑇)) = (𝑋 + ((𝑚 · 𝑇) + (1 · 𝑇))))
4740mulid2d 10221 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (1 · 𝑇) = 𝑇)
4847oveq2d 6817 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + (1 · 𝑇)) = ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇))
4942, 46, 483eqtr2d 2788 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇)) = ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇))
5049fveq2d 6344 . . . . . . 7 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)))
51503adant3 1124 . . . . . 6 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)))
5226adantr 472 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑋 ∈ ℝ)
53 nn0re 11464 . . . . . . . . . . 11 (𝑚 ∈ ℕ0𝑚 ∈ ℝ)
5453adantl 473 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℝ)
5522adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑇 ∈ ℝ)
5654, 55remulcld 10233 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑚 · 𝑇) ∈ ℝ)
5752, 56readdcld 10232 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ)
5857ex 449 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑚 ∈ ℕ0 → (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ))
5958imdistani 728 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝜑 ∧ (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ))
60 eleq1 2815 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → (𝑥 ∈ ℝ ↔ (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ))
6160anbi2d 742 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) ↔ (𝜑 ∧ (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ)))
62 oveq1 6808 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → (𝑥 + 𝑇) = ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇))
6362fveq2d 6344 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)))
64 fveq2 6340 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → (𝐹𝑥) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))))
6563, 64eqeq12d 2763 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → ((𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹𝑥) ↔ (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇)))))
6661, 65imbi12d 333 . . . . . . . . 9 (𝑥 = (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) → (((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹𝑥)) ↔ ((𝜑 ∧ (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ) → (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))))))
67 fperiodmullem.per . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℝ) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑇)) = (𝐹𝑥))
6866, 67vtoclg 3394 . . . . . . . 8 ((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ → ((𝜑 ∧ (𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) ∈ ℝ) → (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇)))))
6957, 59, 68sylc 65 . . . . . . 7 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))))
70693adant3 1124 . . . . . 6 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) → (𝐹‘((𝑋 + (𝑚 · 𝑇)) + 𝑇)) = (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))))
71 simp3 1130 . . . . . 6 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
7251, 70, 713eqtrd 2786 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
7331, 32, 36, 72syl3anc 1463 . . . 4 ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) ∧ 𝜑) → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
74733exp 1112 . . 3 (𝑚 ∈ ℕ0 → ((𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑚 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)) → (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + ((𝑚 + 1) · 𝑇))) = (𝐹𝑋))))
756, 11, 16, 21, 30, 74nn0ind 11635 . 2 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))) = (𝐹𝑋)))
761, 75mpcom 38 1 (𝜑 → (𝐹‘(𝑋 + (𝑁 · 𝑇))) = (𝐹𝑋))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383  w3a 1072   = wceq 1620  wcel 2127  wf 6033  cfv 6037  (class class class)co 6801  cc 10097  cr 10098  0cc0 10099  1c1 10100   + caddc 10102   · cmul 10104  0cn0 11455
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1859  ax-4 1874  ax-5 1976  ax-6 2042  ax-7 2078  ax-8 2129  ax-9 2136  ax-10 2156  ax-11 2171  ax-12 2184  ax-13 2379  ax-ext 2728  ax-sep 4921  ax-nul 4929  ax-pow 4980  ax-pr 5043  ax-un 7102  ax-resscn 10156  ax-1cn 10157  ax-icn 10158  ax-addcl 10159  ax-addrcl 10160  ax-mulcl 10161  ax-mulrcl 10162  ax-mulcom 10163  ax-addass 10164  ax-mulass 10165  ax-distr 10166  ax-i2m1 10167  ax-1ne0 10168  ax-1rid 10169  ax-rnegex 10170  ax-rrecex 10171  ax-cnre 10172  ax-pre-lttri 10173  ax-pre-lttrn 10174  ax-pre-ltadd 10175  ax-pre-mulgt0 10176
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1623  df-ex 1842  df-nf 1847  df-sb 2035  df-eu 2599  df-mo 2600  df-clab 2735  df-cleq 2741  df-clel 2744  df-nfc 2879  df-ne 2921  df-nel 3024  df-ral 3043  df-rex 3044  df-reu 3045  df-rab 3047  df-v 3330  df-sbc 3565  df-csb 3663  df-dif 3706  df-un 3708  df-in 3710  df-ss 3717  df-pss 3719  df-nul 4047  df-if 4219  df-pw 4292  df-sn 4310  df-pr 4312  df-tp 4314  df-op 4316  df-uni 4577  df-iun 4662  df-br 4793  df-opab 4853  df-mpt 4870  df-tr 4893  df-id 5162  df-eprel 5167  df-po 5175  df-so 5176  df-fr 5213  df-we 5215  df-xp 5260  df-rel 5261  df-cnv 5262  df-co 5263  df-dm 5264  df-rn 5265  df-res 5266  df-ima 5267  df-pred 5829  df-ord 5875  df-on 5876  df-lim 5877  df-suc 5878  df-iota 6000  df-fun 6039  df-fn 6040  df-f 6041  df-f1 6042  df-fo 6043  df-f1o 6044  df-fv 6045  df-riota 6762  df-ov 6804  df-oprab 6805  df-mpt2 6806  df-om 7219  df-wrecs 7564  df-recs 7625  df-rdg 7663  df-er 7899  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-pnf 10239  df-mnf 10240  df-xr 10241  df-ltxr 10242  df-le 10243  df-sub 10431  df-neg 10432  df-nn 11184  df-n0 11456  df-z 11541
This theorem is referenced by:  fperiodmul  39986
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