let y, u be PartFunc of REAL,REAL; for Z0 being open Subset of REAL st y is differentiable & ['0,PI'] c= Z0 & Z0 c= dom y & y `| Z0 is continuous & u is_differentiable_on ].0,PI.[ & u `| ].0,PI.[ is continuous & dom u = ['0,PI'] & u is continuous & y | ['0,PI'] = (u (#) sin) | ['0,PI'] & ( for t being Real st t in ].0,PI.[ holds
diff (y,t) = ((diff (u,t)) * (sin . t)) + ((u . t) * (cos . t)) ) holds
ex F being Real_Sequence st
( ( for n being Nat holds F . n = integral (((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),(1 / (n + 1)),(PI - (1 / (n + 1)))) ) & F is convergent & integral ((((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))),0,PI) = lim F )
let Z0 be open Subset of REAL; ( y is differentiable & ['0,PI'] c= Z0 & Z0 c= dom y & y `| Z0 is continuous & u is_differentiable_on ].0,PI.[ & u `| ].0,PI.[ is continuous & dom u = ['0,PI'] & u is continuous & y | ['0,PI'] = (u (#) sin) | ['0,PI'] & ( for t being Real st t in ].0,PI.[ holds
diff (y,t) = ((diff (u,t)) * (sin . t)) + ((u . t) * (cos . t)) ) implies ex F being Real_Sequence st
( ( for n being Nat holds F . n = integral (((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),(1 / (n + 1)),(PI - (1 / (n + 1)))) ) & F is convergent & integral ((((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))),0,PI) = lim F ) )
assume A1:
( y is differentiable & ['0,PI'] c= Z0 & Z0 c= dom y & y `| Z0 is continuous & u is_differentiable_on ].0,PI.[ & u `| ].0,PI.[ is continuous & dom u = ['0,PI'] & u is continuous & y | ['0,PI'] = (u (#) sin) | ['0,PI'] & ( for t being Real st t in ].0,PI.[ holds
diff (y,t) = ((diff (u,t)) * (sin . t)) + ((u . t) * (cos . t)) ) )
; ex F being Real_Sequence st
( ( for n being Nat holds F . n = integral (((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),(1 / (n + 1)),(PI - (1 / (n + 1)))) ) & F is convergent & integral ((((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))),0,PI) = lim F )
set I = AffineMap (0,1);
A4:
['0,PI'] = [.0,PI.]
by INTEGRA5:def 3, LmPI;
y is_differentiable_on Z0
by A1, FDIFF_1:26;
then A5:
dom (y `| Z0) = Z0
by FDIFF_1:def 7;
set G = ((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0));
B1:
dom (AffineMap (0,1)) = REAL
by FUNCT_2:def 1;
dom (y (#) y) =
(dom y) /\ (dom y)
by VALUED_1:def 4
.=
dom y
;
then A6: dom ((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) =
(dom y) /\ REAL
by B1, VALUED_1:def 1
.=
dom y
by XBOOLE_1:28
;
dom ((y `| Z0) (#) (y `| Z0)) =
Z0 /\ Z0
by A5, VALUED_1:def 4
.=
Z0
;
then B6: dom (((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))) =
(dom y) /\ Z0
by A6, VALUED_1:12
.=
Z0
by A1, XBOOLE_1:28
;
y | (dom y) is continuous
by A1, FDIFF_1:25;
then
(((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))) | ['0,PI'] is continuous
by A1;
then consider S1 being Real_Sequence such that
A9:
( ( for n being Nat holds S1 . n = integral ((((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))),(0 + (1 / (n + 1))),(PI - (1 / (n + 1)))) ) & S1 is convergent & lim S1 = integral ((((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))),0,PI) )
by A1, B6, Th7, LmPI;
deffunc H1( Nat) -> Element of REAL = In ((integral (((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),(1 / ($1 + 1)),(PI - (1 / ($1 + 1))))),REAL);
consider S2 being Function of NAT,REAL such that
A10:
for x being Element of NAT holds S2 . x = H1(x)
from FUNCT_2:sch 4();
A11:
for n being Nat holds S2 . n = integral (((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),(1 / (n + 1)),(PI - (1 / (n + 1))))
proof
let n be
Nat;
S2 . n = integral (((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),(1 / (n + 1)),(PI - (1 / (n + 1))))
n in NAT
by ORDINAL1:def 12;
hence S2 . n =
In (
(integral (((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),(1 / (n + 1)),(PI - (1 / (n + 1))))),
REAL)
by A10
.=
integral (
((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),
(1 / (n + 1)),
(PI - (1 / (n + 1))))
;
verum
end;
deffunc H2( Nat) -> Element of REAL = In ((1 / ($1 + 1)),REAL);
consider S32 being Function of NAT,REAL such that
A12:
for x being Element of NAT holds S32 . x = H2(x)
from FUNCT_2:sch 4();
A13:
for n being Nat holds S32 . n = 1 / (n + 1)
then A14:
( S32 is convergent & lim S32 = 0 )
by SEQ_4:31;
consider S310 being constant Function of NAT,REAL such that
A16:
for x being Nat holds S310 . x = PI
by LmX;
S310 . 0 = PI
by A16;
then A19:
( S310 is convergent & lim S310 = PI )
by SEQ_4:25;
set S31 = S310 - S32;
A20:
((u (#) u) (#) sin) (#) cos is continuous
by A1;
A21:
( S310 - S32 is convergent & lim (S310 - S32) = (lim S310) - (lim S32) )
by A14, SEQ_2:12;
A23:
for n being Nat holds (S310 - S32) . n = PI - (1 / (n + 1))
A24:
( dom sin = REAL & dom cos = REAL )
by FUNCT_2:def 1;
set UUSC = ((u (#) u) (#) sin) (#) cos;
A25: dom (((u (#) u) (#) sin) (#) cos) =
(dom ((u (#) u) (#) sin)) /\ REAL
by A24, VALUED_1:def 4
.=
((dom (u (#) u)) /\ REAL) /\ REAL
by A24, VALUED_1:def 4
.=
(([.0,PI.] /\ [.0,PI.]) /\ REAL) /\ REAL
by A1, A4, VALUED_1:def 4
.=
[.0,PI.] /\ (REAL /\ REAL)
by XBOOLE_1:16
.=
[.0,PI.]
by XBOOLE_1:28
;
then
PI in dom (((u (#) u) (#) sin) (#) cos)
by LmPI;
then A26:
((u (#) u) (#) sin) (#) cos is_continuous_in PI
by A20;
A30:
rng (S310 - S32) c= dom (((u (#) u) (#) sin) (#) cos)
then A31:
( (((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32) is convergent & (((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . PI = lim ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) )
by A14, A19, A21, A26;
A32: lim ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) =
(((u (#) u) (#) sin) . PI) * (cos . PI)
by A31, VALUED_1:5
.=
(((u (#) u) . PI) * (sin . PI)) * (cos . PI)
by VALUED_1:5
.=
0
by SIN_COS:77
;
0 in dom (((u (#) u) (#) sin) (#) cos)
by A25, LEIBNIZ1:17;
then A33:
((u (#) u) (#) sin) (#) cos is_continuous_in 0
by A20;
A36:
rng S32 c= dom (((u (#) u) (#) sin) (#) cos)
then A37:
( (((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32 is convergent & (((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . 0 = lim ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32) )
by A14, A33;
A38: lim ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32) =
(((u (#) u) (#) sin) . 0) * (cos . 0)
by A37, VALUED_1:5
.=
(((u (#) u) . 0) * (sin . 0)) * (cos . 0)
by VALUED_1:5
.=
0
by SIN_COS:30
;
set S3 = ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32);
A40: lim (((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32)) =
0 - 0
by A31, A32, A37, A38, SEQ_2:12
.=
0
;
now for n being Nat holds S2 . n = (S1 . n) + ((((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32)) . n)let n be
Nat;
S2 . n = (S1 . n) + ((((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32)) . n)A41:
n is
Element of
NAT
by ORDINAL1:def 12;
A42:
(((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32)) . n =
(((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) . n) + ((- ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32)) . n)
by SEQ_1:7
.=
(((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) . n) + (- (((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32) . n))
by SEQ_1:10
.=
((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . ((S310 - S32) . n)) - (((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32) . n)
by A30, A41, FUNCT_2:108
.=
((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . ((S310 - S32) . n)) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . (S32 . n))
by A36, A41, FUNCT_2:108
.=
((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . (PI - (1 / (n + 1)))) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . (S32 . n))
by A23
.=
((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . (PI - (1 / (n + 1)))) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . (1 / (n + 1)))
by A13
;
S1 . n =
integral (
(((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))),
(0 + (1 / (n + 1))),
(PI - (1 / (n + 1))))
by A9
.=
((integral (((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),(0 + (1 / (n + 1))),(PI - (1 / (n + 1))))) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . (PI - (1 / (n + 1))))) + ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . (1 / (n + 1)))
by A1, Lm20
.=
((S2 . n) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . (PI - (1 / (n + 1))))) + ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) . (1 / (n + 1)))
by A11
.=
(S2 . n) - ((((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32)) . n)
by A42
;
hence
S2 . n = (S1 . n) + ((((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32)) . n)
;
verum end;
then A43:
S2 = S1 + (((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* (S310 - S32)) - ((((u (#) u) (#) sin) (#) cos) /* S32))
by SEQ_1:7;
take
S2
; ( ( for n being Nat holds S2 . n = integral (((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),(1 / (n + 1)),(PI - (1 / (n + 1)))) ) & S2 is convergent & integral ((((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))),0,PI) = lim S2 )
lim S2 =
(lim S1) - 0
by A9, A31, A37, A40, A43, SEQ_2:6
.=
integral ((((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))),0,PI)
by A9
;
hence
( ( for n being Nat holds S2 . n = integral (((AffineMap (0,1)) - ((((u `| ].0,PI.[) (#) (u `| ].0,PI.[)) (#) sin) (#) sin)),(1 / (n + 1)),(PI - (1 / (n + 1)))) ) & S2 is convergent & integral ((((y (#) y) + (AffineMap (0,1))) - ((y `| Z0) (#) (y `| Z0))),0,PI) = lim S2 )
by A9, A11, A31, A37, A43; verum