Theorem dvidrelem 15686

Description: Lemma for dvidre 15691 and dvconstre 15690. Analogue of dvidlemap 15685 for real numbers rather than complex numbers. (Contributed by Jim Kingdon, 3-Oct-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
dvidrelem.1	⊢ (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶ℂ)
dvidrelem.2	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ ∧ 𝑧 # 𝑥)) → (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥)) = 𝐵)
dvidrelem.3	⊢ 𝐵 ∈ ℂ

Assertion

Ref	Expression
dvidrelem	⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = (ℝ × {𝐵}))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐵,𝑧   𝑥,𝐹,𝑧   𝜑,𝑥,𝑧

Proof of Theorem dvidrelem

Dummy variable 𝑤 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dvidrelem.1	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:ℝ⟶ℂ)
2		reex 8277	. . . . . . 7 ⊢ ℝ ∈ V
3		cnex 8267	. . . . . . 7 ⊢ ℂ ∈ V
4	2, 3	fpm 6928	. . . . . 6 ⊢ (𝐹:ℝ⟶ℂ → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
5	1, 4	syl 14	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
6		dvfpm 15683	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) → (ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)⟶ℂ)
7	5, 6	syl 14	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)⟶ℂ)
8		ax-resscn 8235	. . . . . . . 8 ⊢ ℝ ⊆ ℂ
9	8	a1i 9	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ℝ ⊆ ℂ)
10		ssidd 3263	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ℝ ⊆ ℝ)
11	9, 1, 10	dvbss 15679	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → dom (ℝ D 𝐹) ⊆ ℝ)
12		reldvg 15673	. . . . . . . . 9 ⊢ ((ℝ ⊆ ℂ ∧ 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ)) → Rel (ℝ D 𝐹))
13	9, 5, 12	syl2anc 411	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → Rel (ℝ D 𝐹))
14	13	adantr 276	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → Rel (ℝ D 𝐹))
15		simpr 110	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝑥 ∈ ℝ)
16		retop 15518	. . . . . . . . . 10 ⊢ (topGen‘ran (,)) ∈ Top
17		uniretop 15519	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℝ = ∪ (topGen‘ran (,))
18	17	ntrtop 15122	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((topGen‘ran (,)) ∈ Top → ((int‘(topGen‘ran (,)))‘ℝ) = ℝ)
19	16, 18	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ ((int‘(topGen‘ran (,)))‘ℝ) = ℝ
20	15, 19	eleqtrrdi 2328	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝑥 ∈ ((int‘(topGen‘ran (,)))‘ℝ))
21		limcresi 15660	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑧 ∈ ℝ ↦ 𝐵) limℂ 𝑥) ⊆ (((𝑧 ∈ ℝ ↦ 𝐵) ↾ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥}) limℂ 𝑥)
22		dvidrelem.3	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐵 ∈ ℂ
23		ssidd 3263	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ℂ ⊆ ℂ)
24		cncfmptc 15590	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ ℝ ⊆ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ) → (𝑧 ∈ ℝ ↦ 𝐵) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
25	22, 8, 23, 24	mp3an12i 1378	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑧 ∈ ℝ ↦ 𝐵) ∈ (ℝ–cn→ℂ))
26		eqidd 2235	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑥 → 𝐵 = 𝐵)
27	25, 15, 26	cnmptlimc 15668	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ ((𝑧 ∈ ℝ ↦ 𝐵) limℂ 𝑥))
28	21, 27	sselid 3240	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ (((𝑧 ∈ ℝ ↦ 𝐵) ↾ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥}) limℂ 𝑥))
29		breq1 4117	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → (𝑤 # 𝑥 ↔ 𝑧 # 𝑥))
30	29	elrab 2976	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↔ (𝑧 ∈ ℝ ∧ 𝑧 # 𝑥))
31		dvidrelem.2	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℝ ∧ 𝑧 ∈ ℝ ∧ 𝑧 # 𝑥)) → (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥)) = 𝐵)
32	31	3exp2 1252	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℝ → (𝑧 ∈ ℝ → (𝑧 # 𝑥 → (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥)) = 𝐵))))
33	32	imp43 355	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ (𝑧 ∈ ℝ ∧ 𝑧 # 𝑥)) → (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥)) = 𝐵)
34	30, 33	sylan2b 287	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) ∧ 𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥}) → (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥)) = 𝐵)
35	34	mpteq2dva 4205	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↦ (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥))) = (𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↦ 𝐵))
36		ssrab2 3327	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ⊆ ℝ
37		resmpt 5091	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ({𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ⊆ ℝ → ((𝑧 ∈ ℝ ↦ 𝐵) ↾ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥}) = (𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↦ 𝐵))
38	36, 37	ax-mp 5	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑧 ∈ ℝ ↦ 𝐵) ↾ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥}) = (𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↦ 𝐵)
39	35, 38	eqtr4di 2285	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↦ (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥))) = ((𝑧 ∈ ℝ ↦ 𝐵) ↾ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥}))
40	39	oveq1d 6073	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↦ (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥))) limℂ 𝑥) = (((𝑧 ∈ ℝ ↦ 𝐵) ↾ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥}) limℂ 𝑥))
41	28, 40	eleqtrrd 2314	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐵 ∈ ((𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↦ (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥))) limℂ 𝑥))
42		eqid 2234	. . . . . . . . . 10 ⊢ (MetOpen‘(abs ∘ − )) = (MetOpen‘(abs ∘ − ))
43	42	tgioo2cntop 15551	. . . . . . . . 9 ⊢ (topGen‘ran (,)) = ((MetOpen‘(abs ∘ − )) ↾t ℝ)
44		eqid 2234	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↦ (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥))) = (𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↦ (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥)))
45	8	a1i 9	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ℝ ⊆ ℂ)
46	1	adantr 276	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝐹:ℝ⟶ℂ)
47		ssidd 3263	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ℝ ⊆ ℝ)
48	43, 42, 44, 45, 46, 47	eldvap 15676	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (𝑥(ℝ D 𝐹)𝐵 ↔ (𝑥 ∈ ((int‘(topGen‘ran (,)))‘ℝ) ∧ 𝐵 ∈ ((𝑧 ∈ {𝑤 ∈ ℝ ∣ 𝑤 # 𝑥} ↦ (((𝐹‘𝑧) − (𝐹‘𝑥)) / (𝑧 − 𝑥))) limℂ 𝑥))))
49	20, 41, 48	mpbir2and 953	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝑥(ℝ D 𝐹)𝐵)
50		releldm 4997	. . . . . . 7 ⊢ ((Rel (ℝ D 𝐹) ∧ 𝑥(ℝ D 𝐹)𝐵) → 𝑥 ∈ dom (ℝ D 𝐹))
51	14, 49, 50	syl2anc 411	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → 𝑥 ∈ dom (ℝ D 𝐹))
52	11, 51	eqelssd 3261	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → dom (ℝ D 𝐹) = ℝ)
53	52	feq2d 5501	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)⟶ℂ ↔ (ℝ D 𝐹):ℝ⟶ℂ))
54	7, 53	mpbid 147	. . 3 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹):ℝ⟶ℂ)
55	54	ffnd 5514	. 2 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) Fn ℝ)
56		fnconstg 5570	. . 3 ⊢ (𝐵 ∈ ℂ → (ℝ × {𝐵}) Fn ℝ)
57	22, 56	mp1i 10	. 2 ⊢ (𝜑 → (ℝ × {𝐵}) Fn ℝ)
58	7	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (ℝ D 𝐹):dom (ℝ D 𝐹)⟶ℂ)
59	58	ffund 5517	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → Fun (ℝ D 𝐹))
60		funbrfvb 5722	. . . . 5 ⊢ ((Fun (ℝ D 𝐹) ∧ 𝑥 ∈ dom (ℝ D 𝐹)) → (((ℝ D 𝐹)‘𝑥) = 𝐵 ↔ 𝑥(ℝ D 𝐹)𝐵))
61	59, 51, 60	syl2anc 411	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (((ℝ D 𝐹)‘𝑥) = 𝐵 ↔ 𝑥(ℝ D 𝐹)𝐵))
62	49, 61	mpbird 167	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑥) = 𝐵)
63	22	a1i 9	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
64		fvconst2g 5903	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((ℝ × {𝐵})‘𝑥) = 𝐵)
65	63, 64	sylan 283	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((ℝ × {𝐵})‘𝑥) = 𝐵)
66	62, 65	eqtr4d 2270	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → ((ℝ D 𝐹)‘𝑥) = ((ℝ × {𝐵})‘𝑥))
67	55, 57, 66	eqfnfvd 5783	1 ⊢ (𝜑 → (ℝ D 𝐹) = (ℝ × {𝐵}))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 1005   = wceq 1398   ∈ wcel 2205  {crab 2526   ⊆ wss 3214  {csn 3694   class class class wbr 4114   ↦ cmpt 4176   × cxp 4752  dom cdm 4754  ran crn 4755   ↾ cres 4756   ∘ ccom 4758  Rel wrel 4759  Fun wfun 5351   Fn wfn 5352  ⟶wf 5353  ‘cfv 5357  (class class class)co 6058   ↑_pm cpm 6896  ℂcc 8141  ℝcr 8142   − cmin 8461   # cap 8873   / cdiv 8966  (,)cioo 10243  abscabs 11710  topGenctg 13554  MetOpencmopn 14818  Topctop 14991  intcnt 15087  –cn→ccncf 15564   lim_ℂ climc 15648   D cdv 15649

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4230  ax-sep 4233  ax-nul 4241  ax-pow 4292  ax-pr 4327  ax-un 4559  ax-setind 4664  ax-iinf 4715  ax-cnex 8234  ax-resscn 8235  ax-1cn 8236  ax-1re 8237  ax-icn 8238  ax-addcl 8239  ax-addrcl 8240  ax-mulcl 8241  ax-mulrcl 8242  ax-addcom 8243  ax-mulcom 8244  ax-addass 8245  ax-mulass 8246  ax-distr 8247  ax-i2m1 8248  ax-0lt1 8249  ax-1rid 8250  ax-0id 8251  ax-rnegex 8252  ax-precex 8253  ax-cnre 8254  ax-pre-ltirr 8255  ax-pre-ltwlin 8256  ax-pre-lttrn 8257  ax-pre-apti 8258  ax-pre-ltadd 8259  ax-pre-mulgt0 8260  ax-pre-mulext 8261  ax-arch 8262  ax-caucvg 8263

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 839  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rmo 2530  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3046  df-csb 3142  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-nul 3513  df-if 3625  df-pw 3676  df-sn 3700  df-pr 3701  df-op 3703  df-uni 3920  df-int 3955  df-iun 3998  df-br 4115  df-opab 4177  df-mpt 4178  df-tr 4214  df-id 4419  df-po 4422  df-iso 4423  df-iord 4492  df-on 4494  df-ilim 4495  df-suc 4497  df-iom 4718  df-xp 4760  df-rel 4761  df-cnv 4762  df-co 4763  df-dm 4764  df-rn 4765  df-res 4766  df-ima 4767  df-iota 5317  df-fun 5359  df-fn 5360  df-f 5361  df-f1 5362  df-fo 5363  df-f1o 5364  df-fv 5365  df-isom 5366  df-riota 6011  df-ov 6061  df-oprab 6062  df-mpo 6063  df-1st 6347  df-2nd 6348  df-recs 6549  df-frec 6635  df-map 6897  df-pm 6898  df-sup 7288  df-inf 7289  df-pnf 8326  df-mnf 8327  df-xr 8328  df-ltxr 8329  df-le 8330  df-sub 8463  df-neg 8464  df-reap 8867  df-ap 8874  df-div 8967  df-inn 9258  df-2 9316  df-3 9317  df-4 9318  df-n0 9517  df-z 9598  df-uz 9875  df-q 9973  df-rp 10008  df-xneg 10127  df-xadd 10128  df-ioo 10247  df-seqfrec 10837  df-exp 10928  df-cj 11555  df-re 11556  df-im 11557  df-rsqrt 11711  df-abs 11712  df-rest 13541  df-topgen 13560  df-psmet 14820  df-xmet 14821  df-met 14822  df-bl 14823  df-mopn 14824  df-top 14992  df-topon 15005  df-bases 15037  df-ntr 15090  df-cn 15182  df-cnp 15183  df-cncf 15565  df-limced 15650  df-dvap 15651

This theorem is referenced by:  dvconstre  15690  dvidre  15691