Theorem etransclem34 47042

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 47038	. 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 46710	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ⊆ ℂ)
11	8, 6	etransclem16 47024	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘𝑁) ∈ Fin)
12	10	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → 𝑋 ⊆ ℂ)
13	6	faccld 14340	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (!‘𝑁) ∈ ℕ)
14	13	nncnd 12266	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (!‘𝑁) ∈ ℂ)
15	14	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → (!‘𝑁) ∈ ℂ)
16		fzfid 14029	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → (0...𝑀) ∈ Fin)
17		fzssnn0 46095	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0...𝑁) ⊆ ℕ0
18		ssrab2 4035	. . . . . . . . . . . . 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 47020	. . . . . . . . . . . . . . 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 2867	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → 𝑐 ∈ {𝑐 ∈ ((0...𝑁) ↑m (0...𝑀)) ∣ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑐‘𝑘) = 𝑁})
23	18, 22	sselid 3936	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → 𝑐 ∈ ((0...𝑁) ↑m (0...𝑀)))
24		elmapi 8852	. . . . . . . . . . . 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 7083	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (𝑐‘𝑘) ∈ (0...𝑁))
27	17, 26	sselid 3936	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (𝑐‘𝑘) ∈ ℕ0)
28	27	faccld 14340	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (!‘(𝑐‘𝑘)) ∈ ℕ)
29	28	nncnd 12266	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (!‘(𝑐‘𝑘)) ∈ ℂ)
30	16, 29	fprodcl 16031	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(!‘(𝑐‘𝑘)) ∈ ℂ)
31	28	nnne0d 12303	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → (!‘(𝑐‘𝑘)) ≠ 0)
32	16, 29, 31	fprodn0 16058	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(!‘(𝑐‘𝑘)) ≠ 0)
33	15, 30, 32	divcld 12008	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → ((!‘𝑁) / ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(!‘(𝑐‘𝑘))) ∈ ℂ)
34		ssid 3960	. . . . . 6 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
35	34	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → ℂ ⊆ ℂ)
36	12, 33, 35	constcncfg 46646	. . . 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 47013	. . . . . . . . 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 2788	. . . . . . . 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 47028	. . . . . . 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 7084	. . . . 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 47030	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑀)) → ((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘)) ∈ (𝑋–cn→ℂ))
49	47, 48	eqeltrrd 2866	. . . . 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 46674	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝐶‘𝑁)) → (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ∏𝑘 ∈ (0...𝑀)(((𝑆 D𝑛 (𝐻‘𝑘))‘(𝑐‘𝑘))‘𝑥)) ∈ (𝑋–cn→ℂ))
51	36, 50	mulcncf 25658	. . 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 46652	. 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 2865	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑁) ∈ (𝑋–cn→ℂ))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  {crab 3418   ⊆ wss 3906  ifcif 4489  {cpr 4593   ↦ cmpt 5194  ⟶wf 6536  ‘cfv 6540  (class class class)co 7419   ↑_m cmap 8830  ℂcc 11115  ℝcr 11116  0cc0 11117  1c1 11118   · cmul 11122   − cmin 11458   / cdiv 11888  ℕcn 12250  ℕ₀cn0 12521  ...cfz 13553  ↑cexp 14117  !cfa 14329  Σcsu 15763  ∏cprod 15982   ↾_t crest 17497  TopOpenctopn 17498  ℂ_fldccnfld 21574  –cn→ccncf 25088   D^𝑛 cdvn 26076

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 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-inf2 9617  ax-cnex 11173  ax-resscn 11174  ax-1cn 11175  ax-icn 11176  ax-addcl 11177  ax-addrcl 11178  ax-mulcl 11179  ax-mulrcl 11180  ax-mulcom 11181  ax-addass 11182  ax-mulass 11183  ax-distr 11184  ax-i2m1 11185  ax-1ne0 11186  ax-1rid 11187  ax-rnegex 11188  ax-rrecex 11189  ax-cnre 11190  ax-pre-lttri 11191  ax-pre-lttrn 11192  ax-pre-ltadd 11193  ax-pre-mulgt0 11194  ax-pre-sup 11195  ax-addf 11196

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 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-iin 4961  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-of 7684  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-supp 8163  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-2o 8460  df-er 8700  df-map 8832  df-pm 8833  df-ixp 8902  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-fin 8953  df-fsupp 9329  df-fi 9378  df-sup 9409  df-inf 9410  df-oi 9479  df-card 9941  df-pnf 11262  df-mnf 11263  df-xr 11264  df-ltxr 11265  df-le 11266  df-sub 11460  df-neg 11461  df-div 11889  df-nn 12251  df-2 12320  df-3 12321  df-4 12322  df-5 12323  df-6 12324  df-7 12325  df-8 12326  df-9 12327  df-n0 12522  df-z 12609  df-dec 12730  df-uz 12881  df-q 12991  df-rp 13035  df-xneg 13155  df-xadd 13156  df-xmul 13157  df-ico 13396  df-icc 13397  df-fz 13554  df-fzo 13702  df-seq 14058  df-exp 14118  df-fac 14330  df-bc 14359  df-hash 14387  df-cj 15176  df-re 15177  df-im 15178  df-sqrt 15312  df-abs 15313  df-clim 15565  df-sum 15764  df-prod 15983  df-struct 17231  df-sets 17248  df-slot 17266  df-ndx 17278  df-base 17294  df-ress 17315  df-plusg 17347  df-mulr 17348  df-starv 17349  df-sca 17350  df-vsca 17351  df-ip 17352  df-tset 17353  df-ple 17354  df-ds 17356  df-unif 17357  df-hom 17358  df-cco 17359  df-rest 17499  df-topn 17500  df-0g 17518  df-gsum 17519  df-topgen 17520  df-pt 17521  df-prds 17524  df-xrs 17580  df-qtop 17585  df-imas 17586  df-xps 17588  df-mre 17662  df-mrc 17663  df-acs 17665  df-mgm 18722  df-sgrp 18811  df-mnd 18827  df-submnd 18881  df-mulg 19180  df-cntz 19433  df-cmn 19898  df-psmet 21566  df-xmet 21567  df-met 21568  df-bl 21569  df-mopn 21570  df-fbas 21571  df-fg 21572  df-cnfld 21575  df-top 23103  df-topon 23120  df-topsp 23142  df-bases 23155  df-cld 23228  df-ntr 23229  df-cls 23230  df-nei 23307  df-lp 23345  df-perf 23346  df-cn 23436  df-cnp 23437  df-haus 23524  df-tx 23772  df-hmeo 23965  df-fil 24056  df-fm 24148  df-flim 24149  df-flf 24150  df-xms 24530  df-ms 24531  df-tms 24532  df-cncf 25090  df-limc 26078  df-dv 26079  df-dvn 26080

This theorem is used by:  etransclem40  47048