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

Theorem dvnfre 24220
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 6530 . . . . . 6 (𝑥 = 0 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0))
21dmeqd 5652 . . . . . 6 (𝑥 = 0 → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0))
31, 2feq12d 6362 . . . . 5 (𝑥 = 0 → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ ↔ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)⟶ℝ))
43imbi2d 342 . . . 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 6530 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛))
65dmeqd 5652 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑛 → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛))
75, 6feq12d 6362 . . . . 5 (𝑥 = 𝑛 → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ ↔ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ))
87imbi2d 342 . . . 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 6530 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑛 + 1) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)))
109dmeqd 5652 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑛 + 1) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)))
119, 10feq12d 6362 . . . . 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 342 . . . 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 6530 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑁 → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁))
1413dmeqd 5652 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑁 → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥) = dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁))
1513, 14feq12d 6362 . . . . 5 (𝑥 = 𝑁 → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑥)⟶ℝ ↔ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑁)⟶ℝ))
1615imbi2d 342 . . . 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 483 . . . . 5 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → 𝐹:𝐴⟶ℝ)
18 ax-resscn 10429 . . . . . . 7 ℝ ⊆ ℂ
19 fss 6387 . . . . . . . . 9 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ ℝ ⊆ ℂ) → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
2018, 19mpan2 687 . . . . . . . 8 (𝐹:𝐴⟶ℝ → 𝐹:𝐴⟶ℂ)
21 cnex 10453 . . . . . . . . 9 ℂ ∈ V
22 reex 10463 . . . . . . . . 9 ℝ ∈ V
23 elpm2r 8265 . . . . . . . . 9 (((ℂ ∈ V ∧ ℝ ∈ V) ∧ (𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ)) → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
2421, 22, 23mpanl12 698 . . . . . . . 8 ((𝐹:𝐴⟶ℂ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
2520, 24sylan 580 . . . . . . 7 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ))
26 dvn0 24192 . . . . . . 7 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ)) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) = 𝐹)
2718, 25, 26sylancr 587 . . . . . 6 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) = 𝐹)
2827dmeqd 5652 . . . . . . 7 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) = dom 𝐹)
29 fdm 6382 . . . . . . . 8 (𝐹:𝐴⟶ℝ → dom 𝐹 = 𝐴)
3029adantr 481 . . . . . . 7 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → dom 𝐹 = 𝐴)
3128, 30eqtrd 2829 . . . . . 6 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0) = 𝐴)
3227, 31feq12d 6362 . . . . 5 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘0):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)⟶ℝ ↔ 𝐹:𝐴⟶ℝ))
3317, 32mpbird 258 . . . 4 ((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘0)⟶ℝ)
34 simprr 769 . . . . . . . . 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 4599 . . . . . . . . . . . 12 ℝ ∈ {ℝ, ℂ}
36 simprl 767 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → 𝑛 ∈ ℕ0)
37 dvnbss 24196 . . . . . . . . . . . 12 ((ℝ ∈ {ℝ, ℂ} ∧ 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛) ⊆ dom 𝐹)
3835, 25, 36, 37mp3an2ani 1458 . . . . . . . . . . 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 481 . . . . . . . . . . 11 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → dom 𝐹 = 𝐴)
4038, 39sseqtrd 3923 . . . . . . . . . 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 765 . . . . . . . . . 10 (((𝐹:𝐴⟶ℝ ∧ 𝐴 ⊆ ℝ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛):dom ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)⟶ℝ)) → 𝐴 ⊆ ℝ)
4240, 41sstrd 3894 . . . . . . . . 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 24219 . . . . . . . . 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 584 . . . . . . . 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 24193 . . . . . . . . . 10 ((ℝ ⊆ ℂ ∧ 𝐹 ∈ (ℂ ↑pm ℝ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑛 + 1)) = (ℝ D ((ℝ D𝑛 𝐹)‘𝑛)))
4618, 25, 36, 45mp3an2ani 1458 . . . . . . . . 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 5652 . . . . . . . . 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 6362 . . . . . . . 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 258 . . . . . . 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 457 . . . . . 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 414 . . . . 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 11915 . . 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 1108 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 396  w3a 1078   = wceq 1520  wcel 2079  Vcvv 3432  wss 3854  {cpr 4468  dom cdm 5435  wf 6213  cfv 6217  (class class class)co 7007  pm cpm 8248  cc 10370  cr 10371  0cc0 10372  1c1 10373   + caddc 10375  0cn0 11734   D cdv 24132   D𝑛 cdvn 24133
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1775  ax-4 1789  ax-5 1886  ax-6 1945  ax-7 1990  ax-8 2081  ax-9 2089  ax-10 2110  ax-11 2124  ax-12 2139  ax-13 2342  ax-ext 2767  ax-rep 5075  ax-sep 5088  ax-nul 5095  ax-pow 5150  ax-pr 5214  ax-un 7310  ax-inf2 8939  ax-cnex 10428  ax-resscn 10429  ax-1cn 10430  ax-icn 10431  ax-addcl 10432  ax-addrcl 10433  ax-mulcl 10434  ax-mulrcl 10435  ax-mulcom 10436  ax-addass 10437  ax-mulass 10438  ax-distr 10439  ax-i2m1 10440  ax-1ne0 10441  ax-1rid 10442  ax-rnegex 10443  ax-rrecex 10444  ax-cnre 10445  ax-pre-lttri 10446  ax-pre-lttrn 10447  ax-pre-ltadd 10448  ax-pre-mulgt0 10449  ax-pre-sup 10450
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-3or 1079  df-3an 1080  df-tru 1523  df-ex 1760  df-nf 1764  df-sb 2041  df-mo 2574  df-eu 2610  df-clab 2774  df-cleq 2786  df-clel 2861  df-nfc 2933  df-ne 2983  df-nel 3089  df-ral 3108  df-rex 3109  df-reu 3110  df-rmo 3111  df-rab 3112  df-v 3434  df-sbc 3702  df-csb 3807  df-dif 3857  df-un 3859  df-in 3861  df-ss 3869  df-pss 3871  df-nul 4207  df-if 4376  df-pw 4449  df-sn 4467  df-pr 4469  df-tp 4471  df-op 4473  df-uni 4740  df-int 4777  df-iun 4821  df-iin 4822  df-br 4957  df-opab 5019  df-mpt 5036  df-tr 5058  df-id 5340  df-eprel 5345  df-po 5354  df-so 5355  df-fr 5394  df-we 5396  df-xp 5441  df-rel 5442  df-cnv 5443  df-co 5444  df-dm 5445  df-rn 5446  df-res 5447  df-ima 5448  df-pred 6015  df-ord 6061  df-on 6062  df-lim 6063  df-suc 6064  df-iota 6181  df-fun 6219  df-fn 6220  df-f 6221  df-f1 6222  df-fo 6223  df-f1o 6224  df-fv 6225  df-riota 6968  df-ov 7010  df-oprab 7011  df-mpo 7012  df-om 7428  df-1st 7536  df-2nd 7537  df-wrecs 7789  df-recs 7851  df-rdg 7889  df-1o 7944  df-oadd 7948  df-er 8130  df-map 8249  df-pm 8250  df-en 8348  df-dom 8349  df-sdom 8350  df-fin 8351  df-fi 8711  df-sup 8742  df-inf 8743  df-pnf 10512  df-mnf 10513  df-xr 10514  df-ltxr 10515  df-le 10516  df-sub 10708  df-neg 10709  df-div 11135  df-nn 11476  df-2 11537  df-3 11538  df-4 11539  df-5 11540  df-6 11541  df-7 11542  df-8 11543  df-9 11544  df-n0 11735  df-z 11819  df-dec 11937  df-uz 12083  df-q 12187  df-rp 12229  df-xneg 12346  df-xadd 12347  df-xmul 12348  df-ioo 12581  df-icc 12584  df-fz 12732  df-seq 13208  df-exp 13268  df-cj 14280  df-re 14281  df-im 14282  df-sqrt 14416  df-abs 14417  df-struct 16302  df-ndx 16303  df-slot 16304  df-base 16306  df-plusg 16395  df-mulr 16396  df-starv 16397  df-tset 16401  df-ple 16402  df-ds 16404  df-unif 16405  df-rest 16513  df-topn 16514  df-topgen 16534  df-psmet 20207  df-xmet 20208  df-met 20209  df-bl 20210  df-mopn 20211  df-fbas 20212  df-fg 20213  df-cnfld 20216  df-top 21174  df-topon 21191  df-topsp 21213  df-bases 21226  df-cld 21299  df-ntr 21300  df-cls 21301  df-nei 21378  df-lp 21416  df-perf 21417  df-cn 21507  df-cnp 21508  df-haus 21595  df-fil 22126  df-fm 22218  df-flim 22219  df-flf 22220  df-xms 22601  df-ms 22602  df-cncf 23157  df-limc 24135  df-dv 24136  df-dvn 24137
This theorem is referenced by:  taylthlem2  24633
  Copyright terms: Public domain W3C validator