Theorem etransclem34 47277

Description: The 𝑁-th derivative of 𝐹 is continuous. (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
etransclem34.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
etransclem34.a	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝑆))
etransclem34.p	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
etransclem34.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ0)
etransclem34.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑘 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑘)↑𝑃)))
etransclem34.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
etransclem34.h	⊢ 𝐻 = (𝑘 ∈ (0...𝑀) ↦ (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑥 − 𝑘)↑if(𝑘 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
etransclem34.c	⊢ 𝐶 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ {𝑐 ∈ ((0...𝑛) ↑m (0...𝑀)) ∣ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑐‘𝑘) = 𝑛})

Assertion

Ref	Expression
etransclem34	⊢ (𝜑 → ((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑁) ∈ (𝑋–cn→ℂ))

Distinct variable groups:   𝐶,𝑐,𝑘,𝑥   𝐹,𝑐   𝐻,𝑐,𝑘,𝑛,𝑥   𝑀,𝑐,𝑘,𝑥,𝑛   𝑁,𝑐,𝑘,𝑥,𝑛   𝑃,𝑘,𝑥   𝑆,𝑐,𝑘,𝑛,𝑥   𝑋,𝑐,𝑘,𝑥,𝑛   𝜑,𝑐,𝑘,𝑥,𝑛

Allowed substitution hints:   𝐶(𝑛)   𝑃(𝑛, 𝑐)   𝐹(𝑥, 𝑘, 𝑛)

Proof of Theorem etransclem34

Dummy variables 𝑗 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		etransclem34.s	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
2		etransclem34.a	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝑆))
3		etransclem34.p	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ)
4		etransclem34.m	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ0)
5		etransclem34.f	. . 3 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑘 ∈ (1...𝑀)((𝑥 − 𝑘)↑𝑃)))
6		etransclem34.n	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
7		etransclem34.h	. . 3 ⊢ 𝐻 = (𝑘 ∈ (0...𝑀) ↦ (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑥 − 𝑘)↑if(𝑘 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
8		etransclem34.c	. . 3 ⊢ 𝐶 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ {𝑐 ∈ ((0...𝑛) ↑m (0...𝑀)) ∣ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑐‘𝑘) = 𝑛})
9	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8	etransclem30 47273	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑁) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ Σ𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)(((!‘𝑁) / ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(!‘(𝑐‘𝑘))) · ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘))‘𝑥))))
10	1, 2	dvdmsscn 46945	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ⊆ ℂ)
11	8, 6	etransclem16 47259	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘𝑁) ∈ Fin)
12	10	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → 𝑋 ⊆ ℂ)
13	6	faccld 14428	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (!‘𝑁) ∈ ℕ)
14	13	nncnd 12351	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (!‘𝑁) ∈ ℂ)
15	14	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → (!‘𝑁) ∈ ℂ)
16		fzfid 14116	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → (0...𝑀) ∈ Fin)
17		fzssnn0 46330	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0...𝑁) ⊆ ℕ0
18		ssrab2 4028	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ {𝑐 ∈ ((0...𝑁) ↑m (0...𝑀)) ∣ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑐‘𝑘) = 𝑁} ⊆ ((0...𝑁) ↑m (0...𝑀))
19		simpr 490	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁))
20	8, 6	etransclem12 47255	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘𝑁) = {𝑐 ∈ ((0...𝑁) ↑m (0...𝑀)) ∣ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑐‘𝑘) = 𝑁})
21	20	adantr 486	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → (𝐶‘𝑁) = {𝑐 ∈ ((0...𝑁) ↑m (0...𝑀)) ∣ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑐‘𝑘) = 𝑁})
22	19, 21	eleqtrd 2863	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → 𝑐 ∈ {𝑐 ∈ ((0...𝑁) ↑m (0...𝑀)) ∣ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑐‘𝑘) = 𝑁})
23	18, 22	sselid 3929	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → 𝑐 ∈ ((0...𝑁) ↑m (0...𝑀)))
24		elmapi 8869	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑐 ∈ ((0...𝑁) ↑m (0...𝑀)) → 𝑐:(0...𝑀)⟶(0...𝑁))
25	23, 24	syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → 𝑐:(0...𝑀)⟶(0...𝑁))
26	25	ffvelcdmda 7084	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (𝑐‘𝑘) ∈ (0...𝑁))
27	17, 26	sselid 3929	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (𝑐‘𝑘) ∈ ℕ0)
28	27	faccld 14428	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (!‘(𝑐‘𝑘)) ∈ ℕ)
29	28	nncnd 12351	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (!‘(𝑐‘𝑘)) ∈ ℂ)
30	16, 29	fprodcl 16119	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(!‘(𝑐‘𝑘)) ∈ ℂ)
31	28	nnne0d 12388	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (!‘(𝑐‘𝑘)) ≠ 0)
32	16, 29, 31	fprodn0 16146	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(!‘(𝑐‘𝑘)) ≠ 0)
33	15, 30, 32	divcld 12093	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → ((!‘𝑁) / ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(!‘(𝑐‘𝑘))) ∈ ℂ)
34		ssid 3953	. . . . . 6 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
35	34	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → ℂ ⊆ ℂ)
36	12, 33, 35	constcncfg 46881	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((!‘𝑁) / ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(!‘(𝑐‘𝑘)))) ∈ (𝑋–cn→ℂ))
37	1	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
38	2	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → 𝑋 ∈ ((TopOpen‘ℂfld) ↾t 𝑆))
39	3	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → 𝑃 ∈ ℕ)
40		etransclem5 47248	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑀) ↦ (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑥 − 𝑘)↑if(𝑘 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃)))) = (𝑗 ∈ (0...𝑀) ↦ (𝑦 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑦 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
41	7, 40	eqtri 2784	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐻 = (𝑗 ∈ (0...𝑀) ↦ (𝑦 ∈ 𝑋 ↦ ((𝑦 − 𝑗)↑if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 𝑃))))
42		simpr 490	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → 𝑘 ∈ (0...𝑀))
43	37, 38, 39, 41, 42, 27	etransclem20 47263	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘)):𝑋⟶ℂ)
44	43	3adant2 1149	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘)):𝑋⟶ℂ)
45		simp2 1155	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → 𝑥 ∈ 𝑋)
46	44, 45	ffvelcdmd 7085	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘))‘𝑥) ∈ ℂ)
47	43	feqmptd 6953	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘)) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘))‘𝑥)))
48	37, 38, 39, 41, 42, 27	etransclem22 47265	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘)) ∈ (𝑋–cn→ℂ))
49	47, 48	eqeltrrd 2862	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘))‘𝑥)) ∈ (𝑋–cn→ℂ))
50	12, 16, 46, 49	fprodcncf 46909	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘))‘𝑥)) ∈ (𝑋–cn→ℂ))
51	36, 50	mulcncf 25767	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ (((!‘𝑁) / ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(!‘(𝑐‘𝑘))) · ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘))‘𝑥))) ∈ (𝑋–cn→ℂ))
52	10, 11, 51	fsumcncf 46887	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ Σ𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)(((!‘𝑁) / ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(!‘(𝑐‘𝑘))) · ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘))‘𝑥))) ∈ (𝑋–cn→ℂ))
53	9, 52	eqeltrd 2861	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑁) ∈ (𝑋–cn→ℂ))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  {crab 3413   ⊆ wss 3899  ifcif 4482  {cpr 4586   ↦ cmpt 5186  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   ↑_m cmap 8847  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200  1c1 11201   · cmul 11205   − cmin 11541   / cdiv 11973  ℕcn 12335  ℕ₀cn0 12606  ...cfz 13639  ↑cexp 14204  !cfa 14417  Σcsu 15853  ∏cprod 16072   ↾_t crest 17591  TopOpenctopn 17592  ℂ_fldccnfld 21678  –cn→ccncf 25197   D^𝑛 cdvn 26184

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-seq 14145  df-exp 14205  df-fac 14418  df-bc 14447  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-clim 15655  df-sum 15854  df-prod 16073  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-mulg 19278  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-cncf 25199  df-limc 26186  df-dv 26187  df-dvn 26188

This theorem is used by:  etransclem40  47283