Theorem dvdivf 42297

Description: The quotient rule for everywhere-differentiable functions. (Contributed by Glauco Siliprandi, 11-Dec-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
dvdivf.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
dvdivf.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶ℂ)
dvdivf.g	⊢ (𝜑 → 𝐺:𝑋⟶(ℂ ∖ {0}))
dvdivf.fdv	⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐹) = 𝑋)
dvdivf.gdv	⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) = 𝑋)

Assertion

Ref	Expression
dvdivf	⊢ (𝜑 → (𝑆 D (𝐹 ∘f / 𝐺)) = ((((𝑆 D 𝐹) ∘f · 𝐺) ∘f − ((𝑆 D 𝐺) ∘f · 𝐹)) ∘f / (𝐺 ∘f · 𝐺)))

Proof of Theorem dvdivf

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dvdivf.s	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
2		dvdivf.f	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑋⟶ℂ)
3	2	ffvelrnda 6837	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝐹‘𝑥) ∈ ℂ)
4		dvfg 24489	. . . . . 6 ⊢ (𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} → (𝑆 D 𝐹):dom (𝑆 D 𝐹)⟶ℂ)
5	1, 4	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐹):dom (𝑆 D 𝐹)⟶ℂ)
6		dvdivf.fdv	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐹) = 𝑋)
7	6	feq2d 6486	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 D 𝐹):dom (𝑆 D 𝐹)⟶ℂ ↔ (𝑆 D 𝐹):𝑋⟶ℂ))
8	5, 7	mpbid 234	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐹):𝑋⟶ℂ)
9	8	ffvelrnda 6837	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((𝑆 D 𝐹)‘𝑥) ∈ ℂ)
10	2	feqmptd 6719	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (𝐹‘𝑥)))
11	10	oveq2d 7158	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐹) = (𝑆 D (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (𝐹‘𝑥))))
12	8	feqmptd 6719	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐹) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑆 D 𝐹)‘𝑥)))
13	11, 12	eqtr3d 2858	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (𝐹‘𝑥))) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑆 D 𝐹)‘𝑥)))
14		dvdivf.g	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐺:𝑋⟶(ℂ ∖ {0}))
15	14	ffvelrnda 6837	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝐺‘𝑥) ∈ (ℂ ∖ {0}))
16		dvfg 24489	. . . . . 6 ⊢ (𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} → (𝑆 D 𝐺):dom (𝑆 D 𝐺)⟶ℂ)
17	1, 16	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺):dom (𝑆 D 𝐺)⟶ℂ)
18		dvdivf.gdv	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) = 𝑋)
19	18	feq2d 6486	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 D 𝐺):dom (𝑆 D 𝐺)⟶ℂ ↔ (𝑆 D 𝐺):𝑋⟶ℂ))
20	17, 19	mpbid 234	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺):𝑋⟶ℂ)
21	20	ffvelrnda 6837	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((𝑆 D 𝐺)‘𝑥) ∈ ℂ)
22	14	feqmptd 6719	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (𝐺‘𝑥)))
23	22	oveq2d 7158	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) = (𝑆 D (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (𝐺‘𝑥))))
24	20	feqmptd 6719	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑆 D 𝐺)‘𝑥)))
25	23, 24	eqtr3d 2858	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (𝐺‘𝑥))) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑆 D 𝐺)‘𝑥)))
26	1, 3, 9, 13, 15, 21, 25	dvmptdiv 24556	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐹‘𝑥) / (𝐺‘𝑥)))) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (((((𝑆 D 𝐹)‘𝑥) · (𝐺‘𝑥)) − (((𝑆 D 𝐺)‘𝑥) · (𝐹‘𝑥))) / ((𝐺‘𝑥)↑2))))
27		ovex 7175	. . . . . 6 ⊢ (𝑆 D 𝐹) ∈ V
28	27	dmex 7602	. . . . 5 ⊢ dom (𝑆 D 𝐹) ∈ V
29	6, 28	eqeltrrdi 2922	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ V)
30	29, 3, 15, 10, 22	offval2 7412	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹 ∘f / 𝐺) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐹‘𝑥) / (𝐺‘𝑥))))
31	30	oveq2d 7158	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D (𝐹 ∘f / 𝐺)) = (𝑆 D (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐹‘𝑥) / (𝐺‘𝑥)))))
32		ovexd 7177	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((((𝑆 D 𝐹)‘𝑥) · (𝐺‘𝑥)) − (((𝑆 D 𝐺)‘𝑥) · (𝐹‘𝑥))) ∈ V)
33	15	eldifad 3936	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝐺‘𝑥) ∈ ℂ)
34	33	sqcld 13498	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((𝐺‘𝑥)↑2) ∈ ℂ)
35	9, 33	mulcld 10647	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((𝑆 D 𝐹)‘𝑥) · (𝐺‘𝑥)) ∈ ℂ)
36	21, 3	mulcld 10647	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (((𝑆 D 𝐺)‘𝑥) · (𝐹‘𝑥)) ∈ ℂ)
37	29, 9, 33, 12, 22	offval2 7412	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 D 𝐹) ∘f · 𝐺) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (((𝑆 D 𝐹)‘𝑥) · (𝐺‘𝑥))))
38	29, 21, 3, 24, 10	offval2 7412	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 D 𝐺) ∘f · 𝐹) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (((𝑆 D 𝐺)‘𝑥) · (𝐹‘𝑥))))
39	29, 35, 36, 37, 38	offval2 7412	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((𝑆 D 𝐹) ∘f · 𝐺) ∘f − ((𝑆 D 𝐺) ∘f · 𝐹)) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((((𝑆 D 𝐹)‘𝑥) · (𝐺‘𝑥)) − (((𝑆 D 𝐺)‘𝑥) · (𝐹‘𝑥)))))
40	29, 15, 15, 22, 22	offval2 7412	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐺 ∘f · 𝐺) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐺‘𝑥) · (𝐺‘𝑥))))
41	33	sqvald 13497	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → ((𝐺‘𝑥)↑2) = ((𝐺‘𝑥) · (𝐺‘𝑥)))
42	41	mpteq2dva 5147	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐺‘𝑥)↑2)) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐺‘𝑥) · (𝐺‘𝑥))))
43	40, 42	eqtr4d 2859	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐺 ∘f · 𝐺) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐺‘𝑥)↑2)))
44	29, 32, 34, 39, 43	offval2 7412	. 2 ⊢ (𝜑 → ((((𝑆 D 𝐹) ∘f · 𝐺) ∘f − ((𝑆 D 𝐺) ∘f · 𝐹)) ∘f / (𝐺 ∘f · 𝐺)) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (((((𝑆 D 𝐹)‘𝑥) · (𝐺‘𝑥)) − (((𝑆 D 𝐺)‘𝑥) · (𝐹‘𝑥))) / ((𝐺‘𝑥)↑2))))
45	26, 31, 44	3eqtr4d 2866	1 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D (𝐹 ∘f / 𝐺)) = ((((𝑆 D 𝐹) ∘f · 𝐺) ∘f − ((𝑆 D 𝐺) ∘f · 𝐹)) ∘f / (𝐺 ∘f · 𝐺)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1537   ∈ wcel 2114  Vcvv 3486   ∖ cdif 3921  {csn 4553  {cpr 4555   ↦ cmpt 5132  dom cdm 5541  ⟶wf 6337  ‘cfv 6341  (class class class)co 7142   ∘_f cof 7393  ℂcc 10521  ℝcr 10522  0cc0 10523   · cmul 10528   − cmin 10856   / cdiv 11283  2c2 11679  ↑cexp 13419   D cdv 24446

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2793  ax-rep 5176  ax-sep 5189  ax-nul 5196  ax-pow 5252  ax-pr 5316  ax-un 7447  ax-cnex 10579  ax-resscn 10580  ax-1cn 10581  ax-icn 10582  ax-addcl 10583  ax-addrcl 10584  ax-mulcl 10585  ax-mulrcl 10586  ax-mulcom 10587  ax-addass 10588  ax-mulass 10589  ax-distr 10590  ax-i2m1 10591  ax-1ne0 10592  ax-1rid 10593  ax-rnegex 10594  ax-rrecex 10595  ax-cnre 10596  ax-pre-lttri 10597  ax-pre-lttrn 10598  ax-pre-ltadd 10599  ax-pre-mulgt0 10600  ax-pre-sup 10601  ax-addf 10602  ax-mulf 10603

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3488  df-sbc 3764  df-csb 3872  df-dif 3927  df-un 3929  df-in 3931  df-ss 3940  df-pss 3942  df-nul 4280  df-if 4454  df-pw 4527  df-sn 4554  df-pr 4556  df-tp 4558  df-op 4560  df-uni 4825  df-int 4863  df-iun 4907  df-iin 4908  df-br 5053  df-opab 5115  df-mpt 5133  df-tr 5159  df-id 5446  df-eprel 5451  df-po 5460  df-so 5461  df-fr 5500  df-se 5501  df-we 5502  df-xp 5547  df-rel 5548  df-cnv 5549  df-co 5550  df-dm 5551  df-rn 5552  df-res 5553  df-ima 5554  df-pred 6134  df-ord 6180  df-on 6181  df-lim 6182  df-suc 6183  df-iota 6300  df-fun 6343  df-fn 6344  df-f 6345  df-f1 6346  df-fo 6347  df-f1o 6348  df-fv 6349  df-isom 6350  df-riota 7100  df-ov 7145  df-oprab 7146  df-mpo 7147  df-of 7395  df-om 7567  df-1st 7675  df-2nd 7676  df-supp 7817  df-wrecs 7933  df-recs 7994  df-rdg 8032  df-1o 8088  df-2o 8089  df-oadd 8092  df-er 8275  df-map 8394  df-pm 8395  df-ixp 8448  df-en 8496  df-dom 8497  df-sdom 8498  df-fin 8499  df-fsupp 8820  df-fi 8861  df-sup 8892  df-inf 8893  df-oi 8960  df-card 9354  df-pnf 10663  df-mnf 10664  df-xr 10665  df-ltxr 10666  df-le 10667  df-sub 10858  df-neg 10859  df-div 11284  df-nn 11625  df-2 11687  df-3 11688  df-4 11689  df-5 11690  df-6 11691  df-7 11692  df-8 11693  df-9 11694  df-n0 11885  df-z 11969  df-dec 12086  df-uz 12231  df-q 12336  df-rp 12377  df-xneg 12494  df-xadd 12495  df-xmul 12496  df-icc 12732  df-fz 12883  df-fzo 13024  df-seq 13360  df-exp 13420  df-hash 13681  df-cj 14443  df-re 14444  df-im 14445  df-sqrt 14579  df-abs 14580  df-struct 16468  df-ndx 16469  df-slot 16470  df-base 16472  df-sets 16473  df-ress 16474  df-plusg 16561  df-mulr 16562  df-starv 16563  df-sca 16564  df-vsca 16565  df-ip 16566  df-tset 16567  df-ple 16568  df-ds 16570  df-unif 16571  df-hom 16572  df-cco 16573  df-rest 16679  df-topn 16680  df-0g 16698  df-gsum 16699  df-topgen 16700  df-pt 16701  df-prds 16704  df-xrs 16758  df-qtop 16763  df-imas 16764  df-xps 16766  df-mre 16840  df-mrc 16841  df-acs 16843  df-mgm 17835  df-sgrp 17884  df-mnd 17895  df-submnd 17940  df-mulg 18208  df-cntz 18430  df-cmn 18891  df-psmet 20520  df-xmet 20521  df-met 20522  df-bl 20523  df-mopn 20524  df-fbas 20525  df-fg 20526  df-cnfld 20529  df-top 21485  df-topon 21502  df-topsp 21524  df-bases 21537  df-cld 21610  df-ntr 21611  df-cls 21612  df-nei 21689  df-lp 21727  df-perf 21728  df-cn 21818  df-cnp 21819  df-t1 21905  df-haus 21906  df-tx 22153  df-hmeo 22346  df-fil 22437  df-fm 22529  df-flim 22530  df-flf 22531  df-xms 22913  df-ms 22914  df-tms 22915  df-cncf 23469  df-limc 24449  df-dv 24450

This theorem is referenced by:  dvdivcncf  42302