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Theorem expgrowth 38354
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 38352 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 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌). (𝑆 × {𝐾}) is the constant function that maps any real or complex input to k and 𝑓 · 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 38352 formulated by Mario Carneiro. (Contributed by Steve Rodriguez, 24-Nov-2015.)

Hypotheses
Ref Expression
expgrowth.s (𝜑𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
expgrowth.k (𝜑𝐾 ∈ ℂ)
expgrowth.y (𝜑𝑌:𝑆⟶ℂ)
expgrowth.dy (𝜑 → dom (𝑆 D 𝑌) = 𝑆)
Assertion
Ref Expression
expgrowth (𝜑 → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ↔ ∃𝑐 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))))
Distinct variable groups:   𝑡,𝑐,𝐾   𝑆,𝑐,𝑡   𝑌,𝑐
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑡,𝑐)   𝑌(𝑡)

Proof of Theorem expgrowth
Dummy variables 𝑢 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 expgrowth.s . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
2 cnelprrecn 10014 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ℂ ∈ {ℝ, ℂ}
32a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ℂ ∈ {ℝ, ℂ})
4 expgrowth.k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑𝐾 ∈ ℂ)
5 recnprss 23649 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} → 𝑆 ⊆ ℂ)
61, 5syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝜑𝑆 ⊆ ℂ)
76sseld 3594 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑 → (𝑢𝑆𝑢 ∈ ℂ))
8 mulcl 10005 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝐾 ∈ ℂ ∧ 𝑢 ∈ ℂ) → (𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ)
94, 7, 8syl6an 567 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → (𝑢𝑆 → (𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ))
109imp 445 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑢𝑆) → (𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ)
1110negcld 10364 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑢𝑆) → -(𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ)
124negcld 10364 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → -𝐾 ∈ ℂ)
1312adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑢𝑆) → -𝐾 ∈ ℂ)
14 efcl 14794 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℂ → (exp‘𝑦) ∈ ℂ)
1514adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑦 ∈ ℂ) → (exp‘𝑦) ∈ ℂ)
164adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑢𝑆) → 𝐾 ∈ ℂ)
177imp 445 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑢𝑆) → 𝑢 ∈ ℂ)
18 ax-1cn 9979 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1 ∈ ℂ
1918a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑢𝑆) → 1 ∈ ℂ)
201dvmptid 23701 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆𝑢)) = (𝑢𝑆 ↦ 1))
211, 17, 19, 20, 4dvmptcmul 23708 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝐾 · 1)))
224mulid1d 10042 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑 → (𝐾 · 1) = 𝐾)
2322mpteq2dv 4736 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ (𝐾 · 1)) = (𝑢𝑆𝐾))
2421, 23eqtrd 2654 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆𝐾))
251, 10, 16, 24dvmptneg 23710 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ -(𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆 ↦ -𝐾))
26 dvef 23724 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (ℂ D exp) = exp
27 eff 14793 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 exp:ℂ⟶ℂ
28 ffn 6032 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (exp:ℂ⟶ℂ → exp Fn ℂ)
2927, 28ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 exp Fn ℂ
30 dffn5 6228 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (exp Fn ℂ ↔ exp = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦)))
3129, 30mpbi 220 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 exp = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦))
3231oveq2i 6646 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (ℂ D exp) = (ℂ D (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦)))
3326, 32, 313eqtr3i 2650 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (ℂ D (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦))) = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦))
3433a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (ℂ D (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦))) = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦)))
35 fveq2 6178 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑦 = -(𝐾 · 𝑢) → (exp‘𝑦) = (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))
361, 3, 11, 13, 15, 15, 25, 34, 35, 35dvmptco 23716 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))
3736oveq2d 6651 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑌𝑓 · (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾))))
38 expgrowth.y . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑌:𝑆⟶ℂ)
39 efcl 14794 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (-(𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ)
4011, 39syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑢𝑆) → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ)
4140, 13mulcld 10045 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑢𝑆) → ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾) ∈ ℂ)
42 eqid 2620 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)) = (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾))
4341, 42fmptd 6371 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)):𝑆⟶ℂ)
4436feq1d 6017 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ((𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))):𝑆⟶ℂ ↔ (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)):𝑆⟶ℂ))
4543, 44mpbird 247 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))):𝑆⟶ℂ)
46 mulcom 10007 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (𝑥 · 𝑦) = (𝑦 · 𝑥))
4746adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ)) → (𝑥 · 𝑦) = (𝑦 · 𝑥))
481, 38, 45, 47caofcom 6914 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑌𝑓 · (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 · 𝑌))
4937, 48eqtr3d 2656 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾))) = ((𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 · 𝑌))
5049oveq2d 6651 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + ((𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 · 𝑌)))
51 fconst6g 6081 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (-𝐾 ∈ ℂ → (𝑆 × {-𝐾}):𝑆⟶ℂ)
5212, 51syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑆 × {-𝐾}):𝑆⟶ℂ)
53 eqid 2620 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))
5440, 53fmptd 6371 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))):𝑆⟶ℂ)
551, 52, 54, 47caofcom 6914 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))) ∘𝑓 · (𝑆 × {-𝐾})))
56 eqidd 2621 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))
57 fconstmpt 5153 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑆 × {-𝐾}) = (𝑢𝑆 ↦ -𝐾)
5857a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑆 × {-𝐾}) = (𝑢𝑆 ↦ -𝐾))
591, 40, 13, 56, 58offval2 6899 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))) ∘𝑓 · (𝑆 × {-𝐾})) = (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))
6055, 59eqtrd 2654 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))
6160oveq2d 6651 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑌𝑓 · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾))))
6261oveq2d 6651 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (𝑌𝑓 · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))))
63 expgrowth.dy . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → dom (𝑆 D 𝑌) = 𝑆)
6436dmeqd 5315 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → dom (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = dom (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))
6542, 41dmmptd 6011 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → dom (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)) = 𝑆)
6664, 65eqtrd 2654 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → dom (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = 𝑆)
671, 38, 54, 63, 66dvmulf 23687 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + ((𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 · 𝑌)))
6850, 62, 673eqtr4rd 2665 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (𝑌𝑓 · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
69 ofmul12 38344 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} ∧ 𝑌:𝑆⟶ℂ) ∧ ((𝑆 × {-𝐾}):𝑆⟶ℂ ∧ (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))):𝑆⟶ℂ)) → (𝑌𝑓 · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
701, 38, 52, 54, 69syl22anc 1325 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑌𝑓 · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
7170oveq2d 6651 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (𝑌𝑓 · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
7268, 71eqtrd 2654 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
73 oveq1 6642 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) → ((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))
7473oveq1d 6650 . . . . . . . . . . 11 ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) → (((𝑆 D 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
7572, 74sylan9eq 2674 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
76 mulass 10009 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → ((𝑥 · 𝑦) · 𝑧) = (𝑥 · (𝑦 · 𝑧)))
7776adantl 482 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧 ∈ ℂ)) → ((𝑥 · 𝑦) · 𝑧) = (𝑥 · (𝑦 · 𝑧)))
781, 52, 38, 54, 77caofass 6916 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
7978oveq2d 6651 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
8079eqeq2d 2630 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) ↔ (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))))
8180adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → ((𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) ↔ (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))))
8275, 81mpbird 247 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
83 mulcl 10005 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (𝑥 · 𝑦) ∈ ℂ)
8483adantl 482 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ)) → (𝑥 · 𝑦) ∈ ℂ)
85 fconst6g 6081 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ ℂ → (𝑆 × {𝐾}):𝑆⟶ℂ)
864, 85syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑆 × {𝐾}):𝑆⟶ℂ)
87 inidm 3814 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑆𝑆) = 𝑆
8884, 86, 38, 1, 1, 87off 6897 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌):𝑆⟶ℂ)
8984, 52, 38, 1, 1, 87off 6897 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌):𝑆⟶ℂ)
90 adddir 10016 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → ((𝑥 + 𝑦) · 𝑧) = ((𝑥 · 𝑧) + (𝑦 · 𝑧)))
9190adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧 ∈ ℂ)) → ((𝑥 + 𝑦) · 𝑧) = ((𝑥 · 𝑧) + (𝑦 · 𝑧)))
921, 54, 88, 89, 91caofdir 6919 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
9392eqeq2d 2630 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
9493adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → ((𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
9582, 94mpbird 247 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))
96 ofnegsub 11003 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} ∧ ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌):𝑆⟶ℂ ∧ ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌):𝑆⟶ℂ) → (((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-1}) ∘𝑓 · ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌))) = (((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 − ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)))
971, 88, 88, 96syl3anc 1324 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-1}) ∘𝑓 · ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌))) = (((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 − ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)))
98 neg1cn 11109 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 -1 ∈ ℂ
9998fconst6 6082 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑆 × {-1}):𝑆⟶ℂ
10099a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑆 × {-1}):𝑆⟶ℂ)
1011, 100, 86, 38, 77caofass 6916 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (((𝑆 × {-1}) ∘𝑓 · (𝑆 × {𝐾})) ∘𝑓 · 𝑌) = ((𝑆 × {-1}) ∘𝑓 · ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)))
10298a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → -1 ∈ ℂ)
1031, 102, 4ofc12 6907 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝑆 × {-1}) ∘𝑓 · (𝑆 × {𝐾})) = (𝑆 × {(-1 · 𝐾)}))
1044mulm1d 10467 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → (-1 · 𝐾) = -𝐾)
105104sneqd 4180 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → {(-1 · 𝐾)} = {-𝐾})
106105xpeq2d 5129 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑆 × {(-1 · 𝐾)}) = (𝑆 × {-𝐾}))
107103, 106eqtrd 2654 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝑆 × {-1}) ∘𝑓 · (𝑆 × {𝐾})) = (𝑆 × {-𝐾}))
108107oveq1d 6650 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (((𝑆 × {-1}) ∘𝑓 · (𝑆 × {𝐾})) ∘𝑓 · 𝑌) = ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌))
109101, 108eqtr3d 2656 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑆 × {-1}) ∘𝑓 · ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) = ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌))
110109oveq2d 6651 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-1}) ∘𝑓 · ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌))) = (((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)))
111 ofsubid 38343 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} ∧ ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌):𝑆⟶ℂ) → (((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 − ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) = (𝑆 × {0}))
1121, 88, 111syl2anc 692 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 − ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) = (𝑆 × {0}))
11397, 110, 1123eqtr3d 2662 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) = (𝑆 × {0}))
114113oveq1d 6650 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑆 × {0}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))
115114eqeq2d 2630 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {0}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
116115adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → ((𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ∘𝑓 + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {0}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
11795, 116mpbid 222 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {0}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))
118 0cnd 10018 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ ℂ)
119 mul02 10199 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → (0 · 𝑥) = 0)
120119adantl 482 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → (0 · 𝑥) = 0)
1211, 54, 118, 118, 120caofid2 6913 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑆 × {0}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {0}))
122121adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → ((𝑆 × {0}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {0}))
123117, 122eqtrd 2654 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (𝑆 × {0}))
1241adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
12584, 38, 54, 1, 1, 87off 6897 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))):𝑆⟶ℂ)
126125adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))):𝑆⟶ℂ)
127123dmeqd 5315 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → dom (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = dom (𝑆 × {0}))
128 0cn 10017 . . . . . . . . . 10 0 ∈ ℂ
129128fconst6 6082 . . . . . . . . 9 (𝑆 × {0}):𝑆⟶ℂ
130129fdmi 6039 . . . . . . . 8 dom (𝑆 × {0}) = 𝑆
131127, 130syl6eq 2670 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → dom (𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = 𝑆)
132124, 126, 131dvconstbi 38353 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → ((𝑆 D (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (𝑆 × {0}) ↔ ∃𝑥 ∈ ℂ (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥})))
133123, 132mpbid 222 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → ∃𝑥 ∈ ℂ (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}))
134 oveq1 6642 . . . . . . . . . 10 ((𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → ((𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑆 × {𝑥}) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))
135 efne0 14808 . . . . . . . . . . . . . . 15 (-(𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0)
136 eldifsn 4308 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ (ℂ ∖ {0}) ↔ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ ∧ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0))
13739, 135, 136sylanbrc 697 . . . . . . . . . . . . . 14 (-(𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ (ℂ ∖ {0}))
13811, 137syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑢𝑆) → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ (ℂ ∖ {0}))
139138, 53fmptd 6371 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))):𝑆⟶(ℂ ∖ {0}))
140 ofdivcan4 38346 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} ∧ 𝑌:𝑆⟶ℂ ∧ (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))):𝑆⟶(ℂ ∖ {0})) → ((𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = 𝑌)
1411, 38, 139, 140syl3anc 1324 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = 𝑌)
142141eqeq1d 2622 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑆 × {𝑥}) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ 𝑌 = ((𝑆 × {𝑥}) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
143134, 142syl5ib 234 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → 𝑌 = ((𝑆 × {𝑥}) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
144143adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ((𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → 𝑌 = ((𝑆 × {𝑥}) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
145 vex 3198 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥 ∈ V
146145a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑢𝑆) → 𝑥 ∈ V)
147 ovexd 6665 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑢𝑆) → (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))) ∈ V)
148 fconstmpt 5153 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑆 × {𝑥}) = (𝑢𝑆𝑥)
149148a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑆 × {𝑥}) = (𝑢𝑆𝑥))
150 efneg 14809 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) = (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
15110, 150syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑢𝑆) → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) = (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
152151mpteq2dva 4735 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆 ↦ (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))
1531, 146, 147, 149, 152offval2 6899 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑆 × {𝑥}) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
154153adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ((𝑆 × {𝑥}) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
155 efcl 14794 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ)
156 efne0 14808 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0)
157155, 156jca 554 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → ((exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ ∧ (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0))
15810, 157syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑢𝑆) → ((exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ ∧ (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0))
159 ax-1ne0 9990 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1 ≠ 0
16018, 159pm3.2i 471 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1 ∈ ℂ ∧ 1 ≠ 0)
161 divdiv2 10722 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (1 ∈ ℂ ∧ 1 ≠ 0) ∧ ((exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ ∧ (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0)) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) / 1))
162160, 161mp3an2 1410 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ ((exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ ∧ (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0)) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) / 1))
163158, 162sylan2 491 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝜑𝑢𝑆)) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) / 1))
16410, 155syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑢𝑆) → (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ)
165 mulcl 10005 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ) → (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) ∈ ℂ)
166164, 165sylan2 491 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝜑𝑢𝑆)) → (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) ∈ ℂ)
167166div1d 10778 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝜑𝑢𝑆)) → ((𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) / 1) = (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
168163, 167eqtrd 2654 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝜑𝑢𝑆)) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
169168ancoms 469 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑢𝑆) ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
170169an32s 845 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℂ) ∧ 𝑢𝑆) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
171170mpteq2dva 4735 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))
172154, 171eqtrd 2654 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ((𝑆 × {𝑥}) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))
173172eqeq2d 2630 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → (𝑌 = ((𝑆 × {𝑥}) ∘𝑓 / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
174144, 173sylibd 229 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ((𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
175174reximdva 3014 . . . . . 6 (𝜑 → (∃𝑥 ∈ ℂ (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → ∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
176175adantr 481 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → (∃𝑥 ∈ ℂ (𝑌𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → ∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
177133, 176mpd 15 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)) → ∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))
178177ex 450 . . 3 (𝜑 → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) → ∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
1791adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))) → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
1804adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))) → 𝐾 ∈ ℂ)
181 simprl 793 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))) → 𝑥 ∈ ℂ)
182 eqid 2620 . . . . . . 7 (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
183179, 180, 181, 182expgrowthi 38352 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))) → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
1841833impb 1258 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
185 oveq2 6643 . . . . . . 7 (𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) → (𝑆 D 𝑌) = (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
186 oveq2 6643 . . . . . . 7 (𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) → ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
187185, 186eqeq12d 2635 . . . . . 6 (𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ↔ (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))))
1881873ad2ant3 1082 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ↔ (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))))
189184, 188mpbird 247 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) → (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌))
190189rexlimdv3a 3029 . . 3 (𝜑 → (∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) → (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌)))
191178, 190impbid 202 . 2 (𝜑 → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ↔ ∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
192 oveq2 6643 . . . . . . . 8 (𝑢 = 𝑡 → (𝐾 · 𝑢) = (𝐾 · 𝑡))
193192fveq2d 6182 . . . . . . 7 (𝑢 = 𝑡 → (exp‘(𝐾 · 𝑢)) = (exp‘(𝐾 · 𝑡)))
194193oveq2d 6651 . . . . . 6 (𝑢 = 𝑡 → (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) = (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))
195194cbvmptv 4741 . . . . 5 (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑡𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))
196 oveq1 6642 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑐 → (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))) = (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))
197196mpteq2dv 4736 . . . . 5 (𝑥 = 𝑐 → (𝑡𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑡)))) = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡)))))
198195, 197syl5eq 2666 . . . 4 (𝑥 = 𝑐 → (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡)))))
199198eqeq2d 2630 . . 3 (𝑥 = 𝑐 → (𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) ↔ 𝑌 = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))))
200199cbvrexv 3167 . 2 (∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) ↔ ∃𝑐 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡)))))
201191, 200syl6bb 276 1 (𝜑 → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘𝑓 · 𝑌) ↔ ∃𝑐 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1481  wcel 1988  wne 2791  wrex 2910  Vcvv 3195  cdif 3564  wss 3567  {csn 4168  {cpr 4170  cmpt 4720   × cxp 5102  dom cdm 5104   Fn wfn 5871  wf 5872  cfv 5876  (class class class)co 6635  𝑓 cof 6880  cc 9919  cr 9920  0cc0 9921  1c1 9922   + caddc 9924   · cmul 9926  cmin 10251  -cneg 10252   / cdiv 10669  expce 14773   D cdv 23608
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1720  ax-4 1735  ax-5 1837  ax-6 1886  ax-7 1933  ax-8 1990  ax-9 1997  ax-10 2017  ax-11 2032  ax-12 2045  ax-13 2244  ax-ext 2600  ax-rep 4762  ax-sep 4772  ax-nul 4780  ax-pow 4834  ax-pr 4897  ax-un 6934  ax-inf2 8523  ax-cnex 9977  ax-resscn 9978  ax-1cn 9979  ax-icn 9980  ax-addcl 9981  ax-addrcl 9982  ax-mulcl 9983  ax-mulrcl 9984  ax-mulcom 9985  ax-addass 9986  ax-mulass 9987  ax-distr 9988  ax-i2m1 9989  ax-1ne0 9990  ax-1rid 9991  ax-rnegex 9992  ax-rrecex 9993  ax-cnre 9994  ax-pre-lttri 9995  ax-pre-lttrn 9996  ax-pre-ltadd 9997  ax-pre-mulgt0 9998  ax-pre-sup 9999  ax-addf 10000  ax-mulf 10001
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1484  df-fal 1487  df-ex 1703  df-nf 1708  df-sb 1879  df-eu 2472  df-mo 2473  df-clab 2607  df-cleq 2613  df-clel 2616  df-nfc 2751  df-ne 2792  df-nel 2895  df-ral 2914  df-rex 2915  df-reu 2916  df-rmo 2917  df-rab 2918  df-v 3197  df-sbc 3430  df-csb 3527  df-dif 3570  df-un 3572  df-in 3574  df-ss 3581  df-pss 3583  df-nul 3908  df-if 4078  df-pw 4151  df-sn 4169  df-pr 4171  df-tp 4173  df-op 4175  df-uni 4428  df-int 4467  df-iun 4513  df-iin 4514  df-br 4645  df-opab 4704  df-mpt 4721  df-tr 4744  df-id 5014  df-eprel 5019  df-po 5025  df-so 5026  df-fr 5063  df-se 5064  df-we 5065  df-xp 5110  df-rel 5111  df-cnv 5112  df-co 5113  df-dm 5114  df-rn 5115  df-res 5116  df-ima 5117  df-pred 5668  df-ord 5714  df-on 5715  df-lim 5716  df-suc 5717  df-iota 5839  df-fun 5878  df-fn 5879  df-f 5880  df-f1 5881  df-fo 5882  df-f1o 5883  df-fv 5884  df-isom 5885  df-riota 6596  df-ov 6638  df-oprab 6639  df-mpt2 6640  df-of 6882  df-om 7051  df-1st 7153  df-2nd 7154  df-supp 7281  df-wrecs 7392  df-recs 7453  df-rdg 7491  df-1o 7545  df-2o 7546  df-oadd 7549  df-er 7727  df-map 7844  df-pm 7845  df-ixp 7894  df-en 7941  df-dom 7942  df-sdom 7943  df-fin 7944  df-fsupp 8261  df-fi 8302  df-sup 8333  df-inf 8334  df-oi 8400  df-card 8750  df-cda 8975  df-pnf 10061  df-mnf 10062  df-xr 10063  df-ltxr 10064  df-le 10065  df-sub 10253  df-neg 10254  df-div 10670  df-nn 11006  df-2 11064  df-3 11065  df-4 11066  df-5 11067  df-6 11068  df-7 11069  df-8 11070  df-9 11071  df-n0 11278  df-z 11363  df-dec 11479  df-uz 11673  df-q 11774  df-rp 11818  df-xneg 11931  df-xadd 11932  df-xmul 11933  df-ioo 12164  df-ico 12166  df-icc 12167  df-fz 12312  df-fzo 12450  df-fl 12576  df-seq 12785  df-exp 12844  df-fac 13044  df-bc 13073  df-hash 13101  df-shft 13788  df-cj 13820  df-re 13821  df-im 13822  df-sqrt 13956  df-abs 13957  df-limsup 14183  df-clim 14200  df-rlim 14201  df-sum 14398  df-ef 14779  df-struct 15840  df-ndx 15841  df-slot 15842  df-base 15844  df-sets 15845  df-ress 15846  df-plusg 15935  df-mulr 15936  df-starv 15937  df-sca 15938  df-vsca 15939  df-ip 15940  df-tset 15941  df-ple 15942  df-ds 15945  df-unif 15946  df-hom 15947  df-cco 15948  df-rest 16064  df-topn 16065  df-0g 16083  df-gsum 16084  df-topgen 16085  df-pt 16086  df-prds 16089  df-xrs 16143  df-qtop 16148  df-imas 16149  df-xps 16151  df-mre 16227  df-mrc 16228  df-acs 16230  df-mgm 17223  df-sgrp 17265  df-mnd 17276  df-submnd 17317  df-mulg 17522  df-cntz 17731  df-cmn 18176  df-psmet 19719  df-xmet 19720  df-met 19721  df-bl 19722  df-mopn 19723  df-fbas 19724  df-fg 19725  df-cnfld 19728  df-top 20680  df-topon 20697  df-topsp 20718  df-bases 20731  df-cld 20804  df-ntr 20805  df-cls 20806  df-nei 20883  df-lp 20921  df-perf 20922  df-cn 21012  df-cnp 21013  df-haus 21100  df-cmp 21171  df-tx 21346  df-hmeo 21539  df-fil 21631  df-fm 21723  df-flim 21724  df-flf 21725  df-xms 22106  df-ms 22107  df-tms 22108  df-cncf 22662  df-limc 23611  df-dv 23612
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