MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dvnfre Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dvnfre 26010
Description: The 𝑁-th derivative of a real function is real. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Jan-2017.)
Assertion
Ref Expression
dvnfre ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁)⟶ℝ)

Proof of Theorem dvnfre
Dummy variables 𝑥 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 fveq2 6920 . . . . . 6 (𝑥 = 0 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0))
21dmeqd 5930 . . . . . 6 (𝑥 = 0 → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0))
31, 2feq12d 6735 . . . . 5 (𝑥 = 0 → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ ↔ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)⟶ℝ))
43imbi2d 340 . . . 4 (𝑥 = 0 → (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ) ↔ ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)⟶ℝ)))
5 fveq2 6920 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛))
65dmeqd 5930 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛))
75, 6feq12d 6735 . . . . 5 (𝑥 = 𝑛 → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ ↔ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ))
87imbi2d 340 . . . 4 (𝑥 = 𝑛 → (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ) ↔ ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)))
9 fveq2 6920 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑛 + 1) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)))
109dmeqd 5930 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑛 + 1) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)))
119, 10feq12d 6735 . . . . 5 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ ↔ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1))⟶ℝ))
1211imbi2d 340 . . . 4 (𝑥 = (𝑛 + 1) → (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ) ↔ ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1))⟶ℝ)))
13 fveq2 6920 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑁 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁))
1413dmeqd 5930 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑁 → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁))
1513, 14feq12d 6735 . . . . 5 (𝑥 = 𝑁 → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ ↔ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁)⟶ℝ))
1615imbi2d 340 . . . 4 (𝑥 = 𝑁 → (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ) ↔ ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁)⟶ℝ)))
17 simpl 482 . . . . 5 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → 𝐹:𝐴⟶ℝ)
18 ax-resscn 11241 . . . . . . 7 ℝ ⊆ ℂ
19 fss 6763 . . . . . . . . 9 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
2018, 19mpan2 690 . . . . . . . 8 (𝐹:𝐴⟶ℝ → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
21 cnex 11265 . . . . . . . . 9 ℂ ∈ V
22 reex 11275 . . . . . . . . 9 ℝ ∈ V
23 elpm2r 8903 . . . . . . . . 9 (((ℂ ∈ V ∧ ℝ ∈ V) ∧ (𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ)) → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
2421, 22, 23mpanl12 701 . . . . . . . 8 ((𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
2520, 24sylan 579 . . . . . . 7 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
26 dvn0 25980 . . . . . . 7 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ)) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) = 𝐹)
2718, 25, 26sylancr 586 . . . . . 6 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) = 𝐹)
2827dmeqd 5930 . . . . . . 7 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) = dom 𝐹)
29 fdm 6756 . . . . . . . 8 (𝐹:𝐴⟶ℝ → dom 𝐹 = 𝐴)
3029adantr 480 . . . . . . 7 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → dom 𝐹 = 𝐴)
3128, 30eqtrd 2780 . . . . . 6 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) = 𝐴)
3227, 31feq12d 6735 . . . . 5 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘0):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)⟶ℝ ↔ 𝐹:𝐴⟶ℝ))
3317, 32mpbird 257 . . . 4 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)⟶ℝ)
34 simprr 772 . . . . . . . . 9 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)
3522prid1 4787 . . . . . . . . . . . 12 ℝ ∈ {ℝ, ℂ}
36 simprl 770 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → 𝑛 ∈ ℕ0)
37 dvnbss 25984 . . . . . . . . . . . 12 ((ℝ ∈ {ℝ, ℂ} ∧ 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛) ⊆ dom 𝐹)
3835, 25, 36, 37mp3an2ani 1468 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛) ⊆ dom 𝐹)
3930adantr 480 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → dom 𝐹 = 𝐴)
4038, 39sseqtrd 4049 . . . . . . . . . 10 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛) ⊆ 𝐴)
41 simplr 768 . . . . . . . . . 10 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → 𝐴 ⊆ ℝ)
4240, 41sstrd 4019 . . . . . . . . 9 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛) ⊆ ℝ)
43 dvfre 26009 . . . . . . . . 9 ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ ∧ dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛) ⊆ ℝ) → (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)):dom (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛))⟶ℝ)
4434, 42, 43syl2anc 583 . . . . . . . 8 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)):dom (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛))⟶ℝ)
45 dvnp1 25981 . . . . . . . . . 10 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)))
4618, 25, 36, 45mp3an2ani 1468 . . . . . . . . 9 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)))
4746dmeqd 5930 . . . . . . . . 9 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)) = dom (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)))
4846, 47feq12d 6735 . . . . . . . 8 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1))⟶ℝ ↔ (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)):dom (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛))⟶ℝ))
4944, 48mpbird 257 . . . . . . 7 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1))⟶ℝ)
5049expr 456 . . . . . 6 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1))⟶ℝ))
5150expcom 413 . . . . 5 (𝑛 ∈ ℕ0 → ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1))⟶ℝ)))
5251a2d 29 . . . 4 (𝑛 ∈ ℕ0 → (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ) → ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1))⟶ℝ)))
534, 8, 12, 16, 33, 52nn0ind 12738 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ0 → ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁)⟶ℝ))
5453com12 32 . 2 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (𝑁 ∈ ℕ0 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁)⟶ℝ))
55543impia 1117 1 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁)⟶ℝ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1087   = wceq 1537  wcel 2108  Vcvv 3488  wss 3976  {cpr 4650  dom cdm 5700  wf 6569  cfv 6573  (class class class)co 7448  pm cpm 8885  cc 11182  cr 11183  0cc0 11184  1c1 11185   + caddc 11187  0cn0 12553   D cdv 25918   D𝑛 cdvn 25919
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2711  ax-rep 5303  ax-sep 5317  ax-nul 5324  ax-pow 5383  ax-pr 5447  ax-un 7770  ax-inf2 9710  ax-cnex 11240  ax-resscn 11241  ax-1cn 11242  ax-icn 11243  ax-addcl 11244  ax-addrcl 11245  ax-mulcl 11246  ax-mulrcl 11247  ax-mulcom 11248  ax-addass 11249  ax-mulass 11250  ax-distr 11251  ax-i2m1 11252  ax-1ne0 11253  ax-1rid 11254  ax-rnegex 11255  ax-rrecex 11256  ax-cnre 11257  ax-pre-lttri 11258  ax-pre-lttrn 11259  ax-pre-ltadd 11260  ax-pre-mulgt0 11261  ax-pre-sup 11262
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2543  df-eu 2572  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2819  df-nfc 2895  df-ne 2947  df-nel 3053  df-ral 3068  df-rex 3077  df-rmo 3388  df-reu 3389  df-rab 3444  df-v 3490  df-sbc 3805  df-csb 3922  df-dif 3979  df-un 3981  df-in 3983  df-ss 3993  df-pss 3996  df-nul 4353  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-tp 4653  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4971  df-iun 5017  df-iin 5018  df-br 5167  df-opab 5229  df-mpt 5250  df-tr 5284  df-id 5593  df-eprel 5599  df-po 5607  df-so 5608  df-fr 5652  df-we 5654  df-xp 5706  df-rel 5707  df-cnv 5708  df-co 5709  df-dm 5710  df-rn 5711  df-res 5712  df-ima 5713  df-pred 6332  df-ord 6398  df-on 6399  df-lim 6400  df-suc 6401  df-iota 6525  df-fun 6575  df-fn 6576  df-f 6577  df-f1 6578  df-fo 6579  df-f1o 6580  df-fv 6581  df-riota 7404  df-ov 7451  df-oprab 7452  df-mpo 7453  df-om 7904  df-1st 8030  df-2nd 8031  df-frecs 8322  df-wrecs 8353  df-recs 8427  df-rdg 8466  df-1o 8522  df-er 8763  df-map 8886  df-pm 8887  df-en 9004  df-dom 9005  df-sdom 9006  df-fin 9007  df-fi 9480  df-sup 9511  df-inf 9512  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11522  df-neg 11523  df-div 11948  df-nn 12294  df-2 12356  df-3 12357  df-4 12358  df-5 12359  df-6 12360  df-7 12361  df-8 12362  df-9 12363  df-n0 12554  df-z 12640  df-dec 12759  df-uz 12904  df-q 13014  df-rp 13058  df-xneg 13175  df-xadd 13176  df-xmul 13177  df-ioo 13411  df-icc 13414  df-fz 13568  df-seq 14053  df-exp 14113  df-cj 15148  df-re 15149  df-im 15150  df-sqrt 15284  df-abs 15285  df-struct 17194  df-slot 17229  df-ndx 17241  df-base 17259  df-plusg 17324  df-mulr 17325  df-starv 17326  df-tset 17330  df-ple 17331  df-ds 17333  df-unif 17334  df-rest 17482  df-topn 17483  df-topgen 17503  df-psmet 21379  df-xmet 21380  df-met 21381  df-bl 21382  df-mopn 21383  df-fbas 21384  df-fg 21385  df-cnfld 21388  df-top 22921  df-topon 22938  df-topsp 22960  df-bases 22974  df-cld 23048  df-ntr 23049  df-cls 23050  df-nei 23127  df-lp 23165  df-perf 23166  df-cn 23256  df-cnp 23257  df-haus 23344  df-fil 23875  df-fm 23967  df-flim 23968  df-flf 23969  df-xms 24351  df-ms 24352  df-cncf 24923  df-limc 25921  df-dv 25922  df-dvn 25923
This theorem is referenced by:  taylthlem2  26434  taylthlem2OLD  26435
  Copyright terms: Public domain W3C validator