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Theorem expgrowth 26952
Description: Exponential growth and decay model. The derivative of a function y of variable t equals a constant k times y itself, iff y equals some constant C times the exponential of kt. This theorem and expgrowthi 26950 illustrate one of the simplest and most crucial classes of differential equations, equations that relate functions to their derivatives.

Section 6.3 of [Strang] p. 242 calls y' = ky "the most important differential equation in applied mathematics". In the field of population ecology it is known as the Malthusian growth model or exponential law, and C, k, and t correspond to initial population size, growth rate, and time respectively (https://en.wikipedia.org/wiki/Malthusian_growth_model); and in finance, the model appears in a similar role in continuous compounding with C as the initial amount of money. In exponential decay models, k is often expressed as the negative of a positive constant λ.

Here y' is given as  ( S  _D  Y
), C as  c, and ky as  ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y ).  ( S  X.  { K } ) is the constant function that maps any real or complex input to k and  o F  x. is multiplication as a function operation.

The leftward direction of the biconditional is as given in http://www.saylor.org/site/wp-content/uploads/2011/06/MA221-2.1.1.pdf pp. 1-2, which also notes the reverse direction ("While we will not prove this here, it turns out that these are the only functions that satisfy this equation."). The rightward direction is Theorem 5.1 of [LarsonHostetlerEdwards] p. 375 (which notes " C is the initial value of y, and k is the proportionality constant. Exponential growth occurs when k > 0, and exponential decay occurs when k < 0."); its proof here closely follows the proof of y' = y in https://proofwiki.org/wiki/Exponential_Growth_Equation/Special_Case.

Statements for this and expgrowthi 26950 formulated by Mario Carneiro. (Contributed by Steve Rodriguez, 24-Nov-2015.)

Hypotheses
Ref Expression
expgrowth.s  |-  ( ph  ->  S  e.  { RR ,  CC } )
expgrowth.k  |-  ( ph  ->  K  e.  CC )
expgrowth.y  |-  ( ph  ->  Y : S --> CC )
expgrowth.dy  |-  ( ph  ->  dom  (  S  _D  Y )  =  S )
Assertion
Ref Expression
expgrowth  |-  ( ph  ->  ( ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  <->  E. c  e.  CC  Y  =  ( t  e.  S  |->  ( c  x.  ( exp `  ( K  x.  t
) ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    t, c, K    S, c, t    Y, c
Dummy variables  u  x  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
Allowed substitution hints:    ph( t, c)    Y( t)

Proof of Theorem expgrowth
StepHypRef Expression
1 expgrowth.s . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  S  e.  { RR ,  CC } )
2 cnex 8814 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  CC  e.  _V
32prid2 3737 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  CC  e.  { RR ,  CC }
43a1i 12 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  CC  e.  { RR ,  CC } )
5 expgrowth.k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ph  ->  K  e.  CC )
6 recnprss 19249 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( S  e.  { RR ,  CC }  ->  S  C_  CC )
71, 6syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( ph  ->  S  C_  CC )
87sseld 3181 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ph  ->  ( u  e.  S  ->  u  e.  CC ) )
9 mulcl 8817 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( K  e.  CC  /\  u  e.  CC )  ->  ( K  x.  u
)  e.  CC )
105, 8, 9ee12an 1355 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ph  ->  ( u  e.  S  ->  ( K  x.  u
)  e.  CC ) )
1110imp 420 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  ( K  x.  u )  e.  CC )
1211negcld 9140 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  -u ( K  x.  u )  e.  CC )
135negcld 9140 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ph  -> 
-u K  e.  CC )
1413adantr 453 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  -u K  e.  CC )
15 efcl 12359 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( y  e.  CC  ->  ( exp `  y )  e.  CC )
1615adantl 454 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( (
ph  /\  y  e.  CC )  ->  ( exp `  y )  e.  CC )
175adantr 453 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  K  e.  CC )
188imp 420 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  u  e.  CC )
19 ax-1cn 8791 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  1  e.  CC
2019a1i 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  1  e.  CC )
211dvmptid 19301 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ph  ->  ( S  _D  (
u  e.  S  |->  u ) )  =  ( u  e.  S  |->  1 ) )
221, 18, 20, 21, 5dvmptcmul 19308 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ph  ->  ( S  _D  (
u  e.  S  |->  ( K  x.  u ) ) )  =  ( u  e.  S  |->  ( K  x.  1 ) ) )
235mulid1d 8848 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ph  ->  ( K  x.  1 )  =  K )
2423mpteq2dv 4109 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ph  ->  ( u  e.  S  |->  ( K  x.  1 ) )  =  ( u  e.  S  |->  K ) )
2522, 24eqtrd 2317 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ph  ->  ( S  _D  (
u  e.  S  |->  ( K  x.  u ) ) )  =  ( u  e.  S  |->  K ) )
261, 11, 17, 25dvmptneg 19310 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( S  _D  (
u  e.  S  |->  -u ( K  x.  u
) ) )  =  ( u  e.  S  |-> 
-u K ) )
27 dvef 19322 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( CC 
_D  exp )  =  exp
28 eff 12358 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  exp : CC
--> CC
29 ffn 5355 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22  |-  ( exp
: CC --> CC  ->  exp 
Fn  CC )
3028, 29ax-mp 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  exp  Fn  CC
31 dffn5 5530 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( exp 
Fn  CC  <->  exp  =  ( y  e.  CC  |->  ( exp `  y ) ) )
3230, 31mpbi 201 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  exp  =  ( y  e.  CC  |->  ( exp `  y ) )
3332oveq2i 5831 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( CC 
_D  exp )  =  ( CC  _D  ( y  e.  CC  |->  ( exp `  y ) ) )
3427, 33, 323eqtr3i 2313 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( CC 
_D  ( y  e.  CC  |->  ( exp `  y
) ) )  =  ( y  e.  CC  |->  ( exp `  y ) )
3534a1i 12 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( CC  _D  (
y  e.  CC  |->  ( exp `  y ) ) )  =  ( y  e.  CC  |->  ( exp `  y ) ) )
36 fveq2 5486 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( y  =  -u ( K  x.  u )  ->  ( exp `  y )  =  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) )
371, 4, 12, 14, 16, 16, 26, 35, 36, 36dvmptco 19316 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( S  _D  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) ) )
3837oveq2d 5836 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( Y  o F  x.  ( S  _D  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) ) ) )
39 expgrowth.y . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  Y : S --> CC )
40 efcl 12359 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( -u ( K  x.  u
)  e.  CC  ->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  e.  CC )
4112, 40syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) )  e.  CC )
4241, 14mulcld 8851 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  (
( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
)  e.  CC )
43 eqid 2285 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) )  =  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) )
4442, 43fmptd 5646 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) ) : S --> CC )
4537feq1d 5345 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( ( S  _D  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) : S --> CC  <->  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) ) : S --> CC ) )
4644, 45mpbird 225 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( S  _D  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) : S --> CC )
47 mulcom 8819 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  CC )  ->  ( x  x.  y
)  =  ( y  x.  x ) )
4847adantl 454 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  CC  /\  y  e.  CC ) )  -> 
( x  x.  y
)  =  ( y  x.  x ) )
491, 39, 46, 48caofcom 6071 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( Y  o F  x.  ( S  _D  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( S  _D  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  x.  Y ) )
5038, 49eqtr3d 2319 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u ) )  x.  -u K ) ) )  =  ( ( S  _D  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  x.  Y ) )
5150oveq2d 5836 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( ( S  _D  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) ) ) )  =  ( ( ( S  _D  Y )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  +  ( ( S  _D  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  x.  Y ) ) )
52 fconst6g 5396 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( -u K  e.  CC  ->  ( S  X.  { -u K } ) : S --> CC )
5313, 52syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( S  X.  { -u K } ) : S --> CC )
54 eqid 2285 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) )  =  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) )
5541, 54fmptd 5646 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) : S --> CC )
561, 53, 55, 48caofcom 6071 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) )  o F  x.  ( S  X.  { -u K } ) ) )
57 eqidd 2286 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) )  =  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )
58 fconstmpt 4732 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( S  X.  { -u K } )  =  ( u  e.  S  |->  -u K )
5958a1i 12 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( S  X.  { -u K } )  =  ( u  e.  S  |-> 
-u K ) )
601, 41, 14, 57, 59offval2 6057 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) )  o F  x.  ( S  X.  { -u K } ) )  =  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) ) )
6156, 60eqtrd 2317 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) ) )
6261oveq2d 5836 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( Y  o F  x.  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) ) ) )
6362oveq2d 5836 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( ( S  _D  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( Y  o F  x.  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) )  =  ( ( ( S  _D  Y
)  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  +  ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) ) ) ) )
64 expgrowth.dy . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  dom  (  S  _D  Y )  =  S )
6537dmeqd 4881 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  dom  (  S  _D  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  dom  (  u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u ) )  x.  -u K ) ) )
66 fdm 5359 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) ) : S --> CC  ->  dom  (  u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  x.  -u K
) )  =  S )
6744, 66syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  dom  (  u  e.  S  |->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u ) )  x.  -u K ) )  =  S )
6865, 67eqtrd 2317 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  dom  (  S  _D  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  S )
691, 39, 55, 64, 68dvmulf 19287 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( S  _D  Y )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  +  ( ( S  _D  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  x.  Y ) ) )
7051, 63, 693eqtr4rd 2328 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( S  _D  Y )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  +  ( Y  o F  x.  (
( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) ) )
71 ofmul12 26942 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( S  e.  { RR ,  CC }  /\  Y : S --> CC )  /\  ( ( S  X.  { -u K } ) : S --> CC  /\  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) : S --> CC ) )  ->  ( Y  o F  x.  (
( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) )  =  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) )
721, 39, 53, 55, 71syl22anc 1185 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( Y  o F  x.  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) )
7372oveq2d 5836 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( ( S  _D  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( Y  o F  x.  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) )  =  ( ( ( S  _D  Y
)  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) ) )
7470, 73eqtrd 2317 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( S  _D  Y )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) ) )
75 oveq1 5827 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  ->  (
( S  _D  Y
)  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )
7675oveq1d 5835 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  ->  (
( ( S  _D  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) ) )
7774, 76sylan9eq 2337 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) ) )
78 mulass 8821 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  CC  /\  z  e.  CC )  ->  (
( x  x.  y
)  x.  z )  =  ( x  x.  ( y  x.  z
) ) )
7978adantl 454 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  CC  /\  y  e.  CC  /\  z  e.  CC ) )  -> 
( ( x  x.  y )  x.  z
)  =  ( x  x.  ( y  x.  z ) ) )
801, 53, 39, 55, 79caofass 6073 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  =  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) )
8180oveq2d 5836 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) ) )
8281eqeq2d 2296 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) )  <->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) ) ) )
8382adantr 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  +  ( ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  <-> 
( S  _D  ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) ) ) )
8477, 83mpbird 225 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) )
85 mulcl 8817 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  CC )  ->  ( x  x.  y
)  e.  CC )
8685adantl 454 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  CC  /\  y  e.  CC ) )  -> 
( x  x.  y
)  e.  CC )
87 fconst6g 5396 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( K  e.  CC  ->  ( S  X.  { K }
) : S --> CC )
885, 87syl 17 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( S  X.  { K } ) : S --> CC )
89 inidm 3380 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( S  i^i  S )  =  S
9086, 88, 39, 1, 1, 89off 6055 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) : S --> CC )
9186, 53, 39, 1, 1, 89off 6055 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y
) : S --> CC )
92 adddir 8826 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  CC  /\  z  e.  CC )  ->  (
( x  +  y )  x.  z )  =  ( ( x  x.  z )  +  ( y  x.  z
) ) )
9392adantl 454 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  CC  /\  y  e.  CC  /\  z  e.  CC ) )  -> 
( ( x  +  y )  x.  z
)  =  ( ( x  x.  z )  +  ( y  x.  z ) ) )
941, 55, 90, 91, 93caofdir 6076 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) )
9594eqeq2d 2296 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  <->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) ) )
9695adantr 453 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  <->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  +  ( ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) ) ) )
9784, 96mpbird 225 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )
98 ofnegsub 9740 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( S  e.  { RR ,  CC }  /\  (
( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) : S --> CC  /\  (
( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) : S --> CC )  -> 
( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u 1 } )  o F  x.  ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y ) ) )  =  ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  -  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) ) )
991, 90, 90, 98syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u 1 } )  o F  x.  ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y ) ) )  =  ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  -  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) ) )
100 neg1cn 9809 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  -u 1  e.  CC
101100fconst6 5397 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( S  X.  { -u 1 } ) : S --> CC
102101a1i 12 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( S  X.  { -u 1 } ) : S --> CC )
1031, 102, 88, 39, 79caofass 6073 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( ( ( S  X.  { -u 1 } )  o F  x.  ( S  X.  { K } ) )  o F  x.  Y
)  =  ( ( S  X.  { -u
1 } )  o F  x.  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) ) )
104100a1i 12 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  -> 
-u 1  e.  CC )
1051, 104, 5ofc12 6064 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( ( S  X.  { -u 1 } )  o F  x.  ( S  X.  { K }
) )  =  ( S  X.  { (
-u 1  x.  K
) } ) )
1065mulm1d 9227 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ph  ->  ( -u 1  x.  K )  =  -u K )
107106sneqd 3655 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  { ( -u 1  x.  K ) }  =  { -u K } )
108107xpeq2d 4713 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( S  X.  {
( -u 1  x.  K
) } )  =  ( S  X.  { -u K } ) )
109105, 108eqtrd 2317 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( ( S  X.  { -u 1 } )  o F  x.  ( S  X.  { K }
) )  =  ( S  X.  { -u K } ) )
110109oveq1d 5835 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( ( ( S  X.  { -u 1 } )  o F  x.  ( S  X.  { K } ) )  o F  x.  Y
)  =  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) )
111103, 110eqtr3d 2319 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( S  X.  { -u 1 } )  o F  x.  (
( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  =  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) )
112111oveq2d 5836 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u 1 } )  o F  x.  ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y ) ) )  =  ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) ) )
113 ofsubid 26941 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( S  e.  { RR ,  CC }  /\  (
( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) : S --> CC )  -> 
( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  -  ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y ) )  =  ( S  X.  {
0 } ) )
1141, 90, 113syl2anc 644 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  -  ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y ) )  =  ( S  X.  {
0 } ) )
11599, 112, 1143eqtr3d 2325 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) )  =  ( S  X.  { 0 } ) )
116115oveq1d 5835 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( ( S  X.  { 0 } )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )
117116eqeq2d 2296 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  <->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( S  X.  { 0 } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) )
118117adantr 453 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) )  =  ( ( ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  Y )  o F  +  ( ( S  X.  { -u K } )  o F  x.  Y ) )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  <->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( S  X.  { 0 } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) )
11997, 118mpbid 203 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( ( S  X.  { 0 } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )
120 0cn 8827 . . . . . . . . . 10  |-  0  e.  CC
121120a1i 12 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  0  e.  CC )
122 mul02 8986 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  CC  ->  (
0  x.  x )  =  0 )
123122adantl 454 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  CC )  ->  ( 0  x.  x )  =  0 )
1241, 55, 121, 121, 123caofid2 6070 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( S  X.  { 0 } )  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( S  X.  {
0 } ) )
125124adantr 453 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( ( S  X.  { 0 } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( S  X.  {
0 } ) )
126119, 125eqtrd 2317 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( S  X.  { 0 } ) )
1271adantr 453 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  S  e.  { RR ,  CC } )
12886, 39, 55, 1, 1, 89off 6055 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) : S --> CC )
129128adantr 453 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) : S --> CC )
130126dmeqd 4881 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  dom  (  S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  dom  (  S  X.  { 0 } ) )
131120fconst6 5397 . . . . . . . . 9  |-  ( S  X.  { 0 } ) : S --> CC
132131fdmi 5360 . . . . . . . 8  |-  dom  (  S  X.  { 0 } )  =  S
133130, 132syl6eq 2333 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  dom  (  S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )  =  S )
134127, 129, 133dvconstbi 26951 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( ( S  _D  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) ) )  =  ( S  X.  { 0 } )  <->  E. x  e.  CC  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  =  ( S  X.  { x }
) ) )
135126, 134mpbid 203 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  E. x  e.  CC  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( S  X.  {
x } ) )
136 oveq1 5827 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( S  X.  {
x } )  -> 
( ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  / 
( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( ( S  X.  { x } )  o F  /  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) )
137 efne0 12372 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( -u ( K  x.  u
)  e.  CC  ->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  =/=  0 )
138 eldifsn 3751 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  e.  ( CC 
\  { 0 } )  <->  ( ( exp `  -u ( K  x.  u ) )  e.  CC  /\  ( exp `  -u ( K  x.  u ) )  =/=  0 ) )
13940, 137, 138sylanbrc 647 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( -u ( K  x.  u
)  e.  CC  ->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
)  e.  ( CC 
\  { 0 } ) )
14012, 139syl 17 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) )  e.  ( CC  \  {
0 } ) )
141140, 54fmptd 5646 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) : S --> ( CC  \  { 0 } ) )
142 ofdivcan4 26944 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( S  e.  { RR ,  CC }  /\  Y : S --> CC  /\  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) : S --> ( CC  \  { 0 } ) )  -> 
( ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  / 
( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  Y )
1431, 39, 141, 142syl3anc 1184 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  o F  / 
( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  Y )
144143eqeq1d 2293 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( Y  o F  x.  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  o F  /  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  =  ( ( S  X.  { x } )  o F  /  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  <->  Y  =  ( ( S  X.  { x } )  o F  /  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) )
145136, 144syl5ib 212 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  =  ( S  X.  { x }
)  ->  Y  =  ( ( S  X.  { x } )  o F  /  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) )
146145adantr 453 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  CC )  ->  ( ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( S  X.  {
x } )  ->  Y  =  ( ( S  X.  { x }
)  o F  / 
( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) ) ) )
147 vex 2793 . . . . . . . . . . . . 13  |-  x  e. 
_V
148147a1i 12 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  x  e.  _V )
149 ovex 5845 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( 1  /  ( exp `  ( K  x.  u )
) )  e.  _V
150149a1i 12 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  (
1  /  ( exp `  ( K  x.  u
) ) )  e. 
_V )
151 fconstmpt 4732 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( S  X.  { x }
)  =  ( u  e.  S  |->  x )
152151a1i 12 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( S  X.  {
x } )  =  ( u  e.  S  |->  x ) )
153 efneg 12373 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( K  x.  u )  e.  CC  ->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) )  =  ( 1  /  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) )
15411, 153syl 17 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) )  =  ( 1  /  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) )
155154mpteq2dva 4108 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) )  =  ( u  e.  S  |->  ( 1  /  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) )
1561, 148, 150, 152, 155offval2 6057 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( S  X.  { x } )  o F  /  (
u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( u  e.  S  |->  ( x  /  (
1  /  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) ) )
157156adantr 453 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  CC )  ->  ( ( S  X.  { x } )  o F  /  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( u  e.  S  |->  ( x  /  (
1  /  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) ) )
158 efcl 12359 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( K  x.  u )  e.  CC  ->  ( exp `  ( K  x.  u ) )  e.  CC )
159 efne0 12372 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( K  x.  u )  e.  CC  ->  ( exp `  ( K  x.  u ) )  =/=  0 )
160158, 159jca 520 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( K  x.  u )  e.  CC  ->  (
( exp `  ( K  x.  u )
)  e.  CC  /\  ( exp `  ( K  x.  u ) )  =/=  0 ) )
16111, 160syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  (
( exp `  ( K  x.  u )
)  e.  CC  /\  ( exp `  ( K  x.  u ) )  =/=  0 ) )
162 ax-1ne0 8802 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  1  =/=  0
16319, 162pm3.2i 443 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( 1  e.  CC  /\  1  =/=  0 )
164 divdiv2 9468 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( 1  e.  CC  /\  1  =/=  0 )  /\  ( ( exp `  ( K  x.  u
) )  e.  CC  /\  ( exp `  ( K  x.  u )
)  =/=  0 ) )  ->  ( x  /  ( 1  / 
( exp `  ( K  x.  u )
) ) )  =  ( ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) )  /  1
) )
165163, 164mp3an2 1267 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( ( exp `  ( K  x.  u )
)  e.  CC  /\  ( exp `  ( K  x.  u ) )  =/=  0 ) )  ->  ( x  / 
( 1  /  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) )  =  ( ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) )  / 
1 ) )
166161, 165sylan2 462 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( ph  /\  u  e.  S ) )  -> 
( x  /  (
1  /  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) )  =  ( ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) )  /  1
) )
16711, 158syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( (
ph  /\  u  e.  S )  ->  ( exp `  ( K  x.  u ) )  e.  CC )
168 mulcl 8817 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( exp `  ( K  x.  u ) )  e.  CC )  -> 
( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) )  e.  CC )
169167, 168sylan2 462 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( ph  /\  u  e.  S ) )  -> 
( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) )  e.  CC )
170169div1d 9524 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( ph  /\  u  e.  S ) )  -> 
( ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) )  /  1
)  =  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )
171166, 170eqtrd 2317 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( ph  /\  u  e.  S ) )  -> 
( x  /  (
1  /  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) )  =  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )
172171ancoms 441 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  u  e.  S )  /\  x  e.  CC )  ->  (
x  /  ( 1  /  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )  =  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) )
173172an32s 781 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  x  e.  CC )  /\  u  e.  S )  ->  (
x  /  ( 1  /  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )  =  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) )
174173mpteq2dva 4108 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  CC )  ->  ( u  e.  S  |->  ( x  /  ( 1  / 
( exp `  ( K  x.  u )
) ) ) )  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) ) )
175157, 174eqtrd 2317 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  CC )  ->  ( ( S  X.  { x } )  o F  /  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) ) )
176175eqeq2d 2296 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  x  e.  CC )  ->  ( Y  =  ( ( S  X.  { x }
)  o F  / 
( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  <->  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) ) ) )
177146, 176sylibd 207 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  CC )  ->  ( ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u )
) ) )  =  ( S  X.  {
x } )  ->  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) ) ) )
178177reximdva 2657 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( E. x  e.  CC  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  =  ( S  X.  { x }
)  ->  E. x  e.  CC  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) ) )
179178adantr 453 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  ( E. x  e.  CC  ( Y  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( exp `  -u ( K  x.  u ) ) ) )  =  ( S  X.  { x }
)  ->  E. x  e.  CC  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) ) )
180135, 179mpd 16 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )  ->  E. x  e.  CC  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) ) )
181180ex 425 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  ->  E. x  e.  CC  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) ) ) )
1821adantr 453 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  CC  /\  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) ) ) )  ->  S  e.  { RR ,  CC } )
1835adantr 453 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  CC  /\  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) ) ) )  ->  K  e.  CC )
184 simprl 734 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  CC  /\  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) ) ) )  ->  x  e.  CC )
185 eqid 2285 . . . . . . 7  |-  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) )
186182, 183, 184, 185expgrowthi 26950 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  CC  /\  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) ) ) )  -> 
( S  _D  (
u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) ) ) )
1871863impb 1149 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  CC  /\  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) )  ->  ( S  _D  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) ) )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) ) ) )
188 oveq2 5828 . . . . . . 7  |-  ( Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )  -> 
( S  _D  Y
)  =  ( S  _D  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) ) ) )
189 oveq2 5828 . . . . . . 7  |-  ( Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )  -> 
( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  =  ( ( S  X.  { K }
)  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) ) ) )
190188, 189eqeq12d 2299 . . . . . 6  |-  ( Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )  -> 
( ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  <->  ( S  _D  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u ) ) ) ) )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) ) ) ) )
1911903ad2ant3 980 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  CC  /\  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) )  ->  ( ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  <-> 
( S  _D  (
u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) ) ) ) )
192187, 191mpbird 225 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  CC  /\  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) )  ->  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) )
193192rexlimdv3a 2671 . . 3  |-  ( ph  ->  ( E. x  e.  CC  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) )  ->  ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y ) ) )
194181, 193impbid 185 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  <->  E. x  e.  CC  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) ) ) )
195 oveq2 5828 . . . . . . . 8  |-  ( u  =  t  ->  ( K  x.  u )  =  ( K  x.  t ) )
196195fveq2d 5490 . . . . . . 7  |-  ( u  =  t  ->  ( exp `  ( K  x.  u ) )  =  ( exp `  ( K  x.  t )
) )
197196oveq2d 5836 . . . . . 6  |-  ( u  =  t  ->  (
x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) )  =  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  t ) ) ) )
198197cbvmptv 4113 . . . . 5  |-  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )  =  ( t  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  t ) ) ) )
199 oveq1 5827 . . . . . 6  |-  ( x  =  c  ->  (
x  x.  ( exp `  ( K  x.  t
) ) )  =  ( c  x.  ( exp `  ( K  x.  t ) ) ) )
200199mpteq2dv 4109 . . . . 5  |-  ( x  =  c  ->  (
t  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  t
) ) ) )  =  ( t  e.  S  |->  ( c  x.  ( exp `  ( K  x.  t )
) ) ) )
201198, 200syl5eq 2329 . . . 4  |-  ( x  =  c  ->  (
u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u
) ) ) )  =  ( t  e.  S  |->  ( c  x.  ( exp `  ( K  x.  t )
) ) ) )
202201eqeq2d 2296 . . 3  |-  ( x  =  c  ->  ( Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )  <->  Y  =  ( t  e.  S  |->  ( c  x.  ( exp `  ( K  x.  t ) ) ) ) ) )
203202cbvrexv 2767 . 2  |-  ( E. x  e.  CC  Y  =  ( u  e.  S  |->  ( x  x.  ( exp `  ( K  x.  u )
) ) )  <->  E. c  e.  CC  Y  =  ( t  e.  S  |->  ( c  x.  ( exp `  ( K  x.  t
) ) ) ) )
204194, 203syl6bb 254 1  |-  ( ph  ->  ( ( S  _D  Y )  =  ( ( S  X.  { K } )  o F  x.  Y )  <->  E. c  e.  CC  Y  =  ( t  e.  S  |->  ( c  x.  ( exp `  ( K  x.  t
) ) ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 6    <-> wb 178    /\ wa 360    /\ w3a 936    = wceq 1624    e. wcel 1685    =/= wne 2448   E.wrex 2546   _Vcvv 2790    \ cdif 3151    C_ wss 3154   {csn 3642   {cpr 3643    e. cmpt 4079    X. cxp 4687   dom cdm 4689    Fn wfn 5217   -->wf 5218   ` cfv 5222  (class class class)co 5820    o Fcof 6038   CCcc 8731   RRcr 8732   0cc0 8733   1c1 8734    + caddc 8736    x. cmul 8738    - cmin 9033   -ucneg 9034    / cdiv 9419   expce 12338    _D cdv 19208
This theorem was proved from axioms:  ax-1 7  ax-2 8  ax-3 9  ax-mp 10  ax-gen 1534  ax-5 1545  ax-17 1604  ax-9 1637  ax-8 1645  ax-13 1687  ax-14 1689  ax-6 1704  ax-7 1709  ax-11 1716  ax-12 1868  ax-ext 2266  ax-rep 4133  ax-sep 4143  ax-nul 4151  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-inf2 7338  ax-cnex 8789  ax-resscn 8790  ax-1cn 8791  ax-icn 8792  ax-addcl 8793  ax-addrcl 8794  ax-mulcl 8795  ax-mulrcl 8796  ax-mulcom 8797  ax-addass 8798  ax-mulass 8799  ax-distr 8800  ax-i2m1 8801  ax-1ne0 8802  ax-1rid 8803  ax-rnegex 8804  ax-rrecex 8805  ax-cnre 8806  ax-pre-lttri 8807  ax-pre-lttrn 8808  ax-pre-ltadd 8809  ax-pre-mulgt0 8810  ax-pre-sup 8811  ax-addf 8812  ax-mulf 8813
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1312  df-ex 1530  df-nf 1533  df-sb 1632  df-eu 2149  df-mo 2150  df-clab 2272  df-cleq 2278  df-clel 2281  df-nfc 2410  df-ne 2450  df-nel 2451  df-ral 2550  df-rex 2551  df-reu 2552  df-rmo 2553  df-rab 2554  df-v 2792  df-sbc 2994  df-csb 3084  df-dif 3157  df-un 3159  df-in 3161  df-ss 3168  df-pss 3170  df-nul 3458  df-if 3568  df-pw 3629  df-sn 3648  df-pr 3649  df-tp 3650  df-op 3651  df-uni 3830  df-int 3865  df-iun 3909  df-iin 3910  df-br 4026  df-opab 4080  df-mpt 4081  df-tr 4116  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-se 4353  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-fun 5224  df-fn 5225  df-f 5226  df-f1 5227  df-fo 5228  df-f1o 5229  df-fv 5230  df-isom 5231  df-ov 5823  df-oprab 5824  df-mpt2 5825  df-of 6040  df-1st 6084  df-2nd 6085  df-iota 6253  df-riota 6300  df-recs 6384  df-rdg 6419  df-1o 6475  df-2o 6476  df-oadd 6479  df-er 6656  df-map 6770  df-pm 6771  df-ixp 6814  df-en 6860  df-dom 6861  df-sdom 6862  df-fin 6863  df-fi 7161  df-sup 7190  df-oi 7221  df-card 7568  df-cda 7790  df-pnf 8865  df-mnf 8866  df-xr 8867  df-ltxr 8868  df-le 8869  df-sub 9035  df-neg 9036  df-div 9420  df-nn 9743  df-2 9800  df-3 9801  df-4 9802  df-5 9803  df-6 9804  df-7 9805  df-8 9806  df-9 9807  df-10 9808  df-n0 9962  df-z 10021  df-dec 10121  df-uz 10227  df-q 10313  df-rp 10351  df-xneg 10448  df-xadd 10449  df-xmul 10450  df-ioo 10655  df-ico 10657  df-icc 10658  df-fz 10778  df-fzo 10866  df-fl 10920  df-seq 11042  df-exp 11100  df-fac 11284  df-bc 11311  df-hash 11333  df-shft 11557  df-cj 11579  df-re 11580  df-im 11581  df-sqr 11715  df-abs 11716  df-limsup 11940  df-clim 11957  df-rlim 11958  df-sum 12154  df-ef 12344  df-struct 13145  df-ndx 13146  df-slot 13147  df-base 13148  df-sets 13149  df-ress 13150  df-plusg 13216  df-mulr 13217  df-starv 13218  df-sca 13219  df-vsca 13220  df-tset 13222  df-ple 13223  df-ds 13225  df-hom 13227  df-cco 13228  df-rest 13322  df-topn 13323  df-topgen 13339  df-pt 13340  df-prds 13343  df-xrs 13398  df-0g 13399  df-gsum 13400  df-qtop 13405  df-imas 13406  df-xps 13408  df-mre 13483  df-mrc 13484  df-acs 13486  df-mnd 14362  df-submnd 14411  df-mulg 14487  df-cntz 14788  df-cmn 15086  df-xmet 16368  df-met 16369  df-bl 16370  df-mopn 16371  df-cnfld 16373  df-top 16631  df-bases 16633  df-topon 16634  df-topsp 16635  df-cld 16751  df-ntr 16752  df-cls 16753  df-nei 16830  df-lp 16863  df-perf 16864  df-cn 16952  df-cnp 16953  df-haus 17038  df-cmp 17109  df-tx 17252  df-hmeo 17441  df-fbas 17515  df-fg 17516  df-fil 17536  df-fm 17628  df-flim 17629  df-flf 17630  df-xms 17880  df-ms 17881  df-tms 17882  df-cncf 18377  df-limc 19211  df-dv 19212
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