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Theorem expgrowth 40875
Description: Exponential growth and decay model. The derivative of a function y of variable t equals a constant k times y itself, iff y equals some constant C times the exponential of kt. This theorem and expgrowthi 40873 illustrate one of the simplest and most crucial classes of differential equations, equations that relate functions to their derivatives.

Section 6.3 of [Strang] p. 242 calls y' = ky "the most important differential equation in applied mathematics". In the field of population ecology it is known as the Malthusian growth model or exponential law, and C, k, and t correspond to initial population size, growth rate, and time respectively (https://en.wikipedia.org/wiki/Malthusian_growth_model 40873); and in finance, the model appears in a similar role in continuous compounding with C as the initial amount of money. In exponential decay models, k is often expressed as the negative of a positive constant λ.

Here y' is given as (𝑆 D 𝑌), C as 𝑐, and ky as ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌). (𝑆 × {𝐾}) is the constant function that maps any real or complex input to k and f · is multiplication as a function operation.

The leftward direction of the biconditional is as given in http://www.saylor.org/site/wp-content/uploads/2011/06/MA221-2.1.1.pdf 40873 pp. 1-2, which also notes the reverse direction ("While we will not prove this here, it turns out that these are the only functions that satisfy this equation."). The rightward direction is Theorem 5.1 of [LarsonHostetlerEdwards] p. 375 (which notes " C is the initial value of y, and k is the proportionality constant. Exponential growth occurs when k > 0, and exponential decay occurs when k < 0."); its proof here closely follows the proof of y' = y in https://proofwiki.org/wiki/Exponential_Growth_Equation/Special_Case 40873.

Statements for this and expgrowthi 40873 formulated by Mario Carneiro. (Contributed by Steve Rodriguez, 24-Nov-2015.)

Hypotheses
Ref Expression
expgrowth.s (𝜑𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
expgrowth.k (𝜑𝐾 ∈ ℂ)
expgrowth.y (𝜑𝑌:𝑆⟶ℂ)
expgrowth.dy (𝜑 → dom (𝑆 D 𝑌) = 𝑆)
Assertion
Ref Expression
expgrowth (𝜑 → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ↔ ∃𝑐 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))))
Distinct variable groups:   𝑡,𝑐,𝐾   𝑆,𝑐,𝑡   𝑌,𝑐
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑡,𝑐)   𝑌(𝑡)

Proof of Theorem expgrowth
Dummy variables 𝑢 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 expgrowth.s . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
2 cnelprrecn 10615 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ℂ ∈ {ℝ, ℂ}
32a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ℂ ∈ {ℝ, ℂ})
4 expgrowth.k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑𝐾 ∈ ℂ)
5 recnprss 24496 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} → 𝑆 ⊆ ℂ)
61, 5syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝜑𝑆 ⊆ ℂ)
76sseld 3950 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑 → (𝑢𝑆𝑢 ∈ ℂ))
8 mulcl 10606 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝐾 ∈ ℂ ∧ 𝑢 ∈ ℂ) → (𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ)
94, 7, 8syl6an 683 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → (𝑢𝑆 → (𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ))
109imp 410 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑢𝑆) → (𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ)
1110negcld 10969 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑢𝑆) → -(𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ)
124negcld 10969 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → -𝐾 ∈ ℂ)
1312adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑢𝑆) → -𝐾 ∈ ℂ)
14 efcl 15425 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑦 ∈ ℂ → (exp‘𝑦) ∈ ℂ)
1514adantl 485 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑦 ∈ ℂ) → (exp‘𝑦) ∈ ℂ)
164adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑢𝑆) → 𝐾 ∈ ℂ)
177imp 410 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑢𝑆) → 𝑢 ∈ ℂ)
18 ax-1cn 10580 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1 ∈ ℂ
1918a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝑢𝑆) → 1 ∈ ℂ)
201dvmptid 24549 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆𝑢)) = (𝑢𝑆 ↦ 1))
211, 17, 19, 20, 4dvmptcmul 24556 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝐾 · 1)))
224mulid1d 10643 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝜑 → (𝐾 · 1) = 𝐾)
2322mpteq2dv 5143 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ (𝐾 · 1)) = (𝑢𝑆𝐾))
2421, 23eqtrd 2859 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆𝐾))
251, 10, 16, 24dvmptneg 24558 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ -(𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆 ↦ -𝐾))
26 dvef 24572 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (ℂ D exp) = exp
27 eff 15424 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 exp:ℂ⟶ℂ
28 ffn 6495 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (exp:ℂ⟶ℂ → exp Fn ℂ)
2927, 28ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 exp Fn ℂ
30 dffn5 6705 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (exp Fn ℂ ↔ exp = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦)))
3129, 30mpbi 233 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 exp = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦))
3231oveq2i 7149 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (ℂ D exp) = (ℂ D (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦)))
3326, 32, 313eqtr3i 2855 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (ℂ D (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦))) = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦))
3433a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (ℂ D (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦))) = (𝑦 ∈ ℂ ↦ (exp‘𝑦)))
35 fveq2 6651 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑦 = -(𝐾 · 𝑢) → (exp‘𝑦) = (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))
361, 3, 11, 13, 15, 15, 25, 34, 35, 35dvmptco 24564 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))
3736oveq2d 7154 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑌f · (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾))))
38 expgrowth.y . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑌:𝑆⟶ℂ)
39 efcl 15425 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (-(𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ)
4011, 39syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝑢𝑆) → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ)
4140, 13mulcld 10646 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑢𝑆) → ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾) ∈ ℂ)
4241fmpttd 6860 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)):𝑆⟶ℂ)
4336feq1d 6480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ((𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))):𝑆⟶ℂ ↔ (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)):𝑆⟶ℂ))
4442, 43mpbird 260 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))):𝑆⟶ℂ)
45 mulcom 10608 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (𝑥 · 𝑦) = (𝑦 · 𝑥))
4645adantl 485 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ)) → (𝑥 · 𝑦) = (𝑦 · 𝑥))
471, 38, 44, 46caofcom 7424 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑌f · (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f · 𝑌))
4837, 47eqtr3d 2861 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾))) = ((𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f · 𝑌))
4948oveq2d 7154 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + ((𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f · 𝑌)))
50 fconst6g 6549 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (-𝐾 ∈ ℂ → (𝑆 × {-𝐾}):𝑆⟶ℂ)
5112, 50syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑆 × {-𝐾}):𝑆⟶ℂ)
5240fmpttd 6860 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))):𝑆⟶ℂ)
531, 51, 52, 46caofcom 7424 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))) ∘f · (𝑆 × {-𝐾})))
54 eqidd 2825 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))
55 fconstmpt 5595 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑆 × {-𝐾}) = (𝑢𝑆 ↦ -𝐾)
5655a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑆 × {-𝐾}) = (𝑢𝑆 ↦ -𝐾))
571, 40, 13, 54, 56offval2 7409 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))) ∘f · (𝑆 × {-𝐾})) = (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))
5853, 57eqtrd 2859 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))
5958oveq2d 7154 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑌f · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾))))
6059oveq2d 7154 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (𝑌f · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))))
61 expgrowth.dy . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → dom (𝑆 D 𝑌) = 𝑆)
6236dmeqd 5755 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → dom (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = dom (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)))
63 eqid 2824 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)) = (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾))
6463, 41dmmptd 6474 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → dom (𝑢𝑆 ↦ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) · -𝐾)) = 𝑆)
6562, 64eqtrd 2859 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → dom (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = 𝑆)
661, 38, 52, 61, 65dvmulf 24535 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + ((𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f · 𝑌)))
6749, 60, 663eqtr4rd 2870 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (𝑌f · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
68 ofmul12 40865 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} ∧ 𝑌:𝑆⟶ℂ) ∧ ((𝑆 × {-𝐾}):𝑆⟶ℂ ∧ (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))):𝑆⟶ℂ)) → (𝑌f · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
691, 38, 51, 52, 68syl22anc 837 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑌f · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
7069oveq2d 7154 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (𝑌f · ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
7167, 70eqtrd 2859 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
72 oveq1 7145 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) → ((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))
7372oveq1d 7153 . . . . . . . . . . 11 ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) → (((𝑆 D 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
7471, 73sylan9eq 2879 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
75 mulass 10610 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → ((𝑥 · 𝑦) · 𝑧) = (𝑥 · (𝑦 · 𝑧)))
7675adantl 485 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧 ∈ ℂ)) → ((𝑥 · 𝑦) · 𝑧) = (𝑥 · (𝑦 · 𝑧)))
771, 51, 38, 52, 76caofass 7426 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
7877oveq2d 7154 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
7978eqeq2d 2835 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) ↔ (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))))
8079adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → ((𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) ↔ (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))))
8174, 80mpbird 260 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
82 mulcl 10606 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (𝑥 · 𝑦) ∈ ℂ)
8382adantl 485 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ)) → (𝑥 · 𝑦) ∈ ℂ)
84 fconst6g 6549 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ ℂ → (𝑆 × {𝐾}):𝑆⟶ℂ)
854, 84syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑆 × {𝐾}):𝑆⟶ℂ)
86 inidm 4178 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑆𝑆) = 𝑆
8783, 85, 38, 1, 1, 86off 7407 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌):𝑆⟶ℂ)
8883, 51, 38, 1, 1, 86off 7407 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌):𝑆⟶ℂ)
89 adddir 10617 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → ((𝑥 + 𝑦) · 𝑧) = ((𝑥 · 𝑧) + (𝑦 · 𝑧)))
9089adantl 485 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑧 ∈ ℂ)) → ((𝑥 + 𝑦) · 𝑧) = ((𝑥 · 𝑧) + (𝑦 · 𝑧)))
911, 52, 87, 88, 90caofdir 7429 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌)) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
9291eqeq2d 2835 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌)) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
9392adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → ((𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌)) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f + (((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))))
9481, 93mpbird 260 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌)) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))
95 ofnegsub 11621 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} ∧ ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌):𝑆⟶ℂ ∧ ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌):𝑆⟶ℂ) → (((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-1}) ∘f · ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌))) = (((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f − ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)))
961, 87, 87, 95syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-1}) ∘f · ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌))) = (((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f − ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)))
97 neg1cn 11737 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 -1 ∈ ℂ
9897fconst6 6550 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑆 × {-1}):𝑆⟶ℂ
9998a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑆 × {-1}):𝑆⟶ℂ)
1001, 99, 85, 38, 76caofass 7426 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (((𝑆 × {-1}) ∘f · (𝑆 × {𝐾})) ∘f · 𝑌) = ((𝑆 × {-1}) ∘f · ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)))
10197a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → -1 ∈ ℂ)
1021, 101, 4ofc12 7417 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝑆 × {-1}) ∘f · (𝑆 × {𝐾})) = (𝑆 × {(-1 · 𝐾)}))
1034mulm1d 11077 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → (-1 · 𝐾) = -𝐾)
104103sneqd 4560 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → {(-1 · 𝐾)} = {-𝐾})
105104xpeq2d 5566 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑆 × {(-1 · 𝐾)}) = (𝑆 × {-𝐾}))
106102, 105eqtrd 2859 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝑆 × {-1}) ∘f · (𝑆 × {𝐾})) = (𝑆 × {-𝐾}))
107106oveq1d 7153 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (((𝑆 × {-1}) ∘f · (𝑆 × {𝐾})) ∘f · 𝑌) = ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌))
108100, 107eqtr3d 2861 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑆 × {-1}) ∘f · ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) = ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌))
109108oveq2d 7154 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-1}) ∘f · ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌))) = (((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌)))
110 ofsubid 40864 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} ∧ ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌):𝑆⟶ℂ) → (((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f − ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) = (𝑆 × {0}))
1111, 87, 110syl2anc 587 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f − ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) = (𝑆 × {0}))
11296, 109, 1113eqtr3d 2867 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌)) = (𝑆 × {0}))
113112oveq1d 7153 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌)) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑆 × {0}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))
114113eqeq2d 2835 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌)) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {0}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
115114adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → ((𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ∘f + ((𝑆 × {-𝐾}) ∘f · 𝑌)) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {0}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
11694, 115mpbid 235 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {0}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))
117 0cnd 10619 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ ℂ)
118 mul02 10803 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → (0 · 𝑥) = 0)
119118adantl 485 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → (0 · 𝑥) = 0)
1201, 52, 117, 117, 119caofid2 7423 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑆 × {0}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {0}))
121120adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → ((𝑆 × {0}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {0}))
122116, 121eqtrd 2859 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (𝑆 × {0}))
1231adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
12483, 38, 52, 1, 1, 86off 7407 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))):𝑆⟶ℂ)
125124adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))):𝑆⟶ℂ)
126122dmeqd 5755 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → dom (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = dom (𝑆 × {0}))
127 0cn 10618 . . . . . . . . . 10 0 ∈ ℂ
128127fconst6 6550 . . . . . . . . 9 (𝑆 × {0}):𝑆⟶ℂ
129128fdmi 6505 . . . . . . . 8 dom (𝑆 × {0}) = 𝑆
130126, 129syl6eq 2875 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → dom (𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = 𝑆)
131123, 125, 130dvconstbi 40874 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → ((𝑆 D (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))) = (𝑆 × {0}) ↔ ∃𝑥 ∈ ℂ (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥})))
132122, 131mpbid 235 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → ∃𝑥 ∈ ℂ (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}))
133 oveq1 7145 . . . . . . . . . 10 ((𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → ((𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑆 × {𝑥}) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))))
134 efne0 15439 . . . . . . . . . . . . . . 15 (-(𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0)
135 eldifsn 4700 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ (ℂ ∖ {0}) ↔ ((exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ ∧ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0))
13639, 134, 135sylanbrc 586 . . . . . . . . . . . . . 14 (-(𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ (ℂ ∖ {0}))
13711, 136syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑢𝑆) → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) ∈ (ℂ ∖ {0}))
138137fmpttd 6860 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))):𝑆⟶(ℂ ∖ {0}))
139 ofdivcan4 40867 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} ∧ 𝑌:𝑆⟶ℂ ∧ (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))):𝑆⟶(ℂ ∖ {0})) → ((𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = 𝑌)
1401, 38, 138, 139syl3anc 1368 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = 𝑌)
141140eqeq1d 2826 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑆 × {𝑥}) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ 𝑌 = ((𝑆 × {𝑥}) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
142133, 141syl5ib 247 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → 𝑌 = ((𝑆 × {𝑥}) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
143142adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ((𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → 𝑌 = ((𝑆 × {𝑥}) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))))))
144 vex 3482 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥 ∈ V
145144a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑢𝑆) → 𝑥 ∈ V)
146 ovexd 7173 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑢𝑆) → (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))) ∈ V)
147 fconstmpt 5595 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑆 × {𝑥}) = (𝑢𝑆𝑥)
148147a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑆 × {𝑥}) = (𝑢𝑆𝑥))
149 efneg 15440 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) = (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
15010, 149syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑢𝑆) → (exp‘-(𝐾 · 𝑢)) = (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
151150mpteq2dva 5142 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢))) = (𝑢𝑆 ↦ (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))
1521, 145, 146, 148, 151offval2 7409 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑆 × {𝑥}) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
153152adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ((𝑆 × {𝑥}) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
154 efcl 15425 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ)
155 efne0 15439 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0)
156154, 155jca 515 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐾 · 𝑢) ∈ ℂ → ((exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ ∧ (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0))
15710, 156syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑢𝑆) → ((exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ ∧ (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0))
158 ax-1ne0 10591 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1 ≠ 0
15918, 158pm3.2i 474 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1 ∈ ℂ ∧ 1 ≠ 0)
160 divdiv2 11337 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (1 ∈ ℂ ∧ 1 ≠ 0) ∧ ((exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ ∧ (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0)) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) / 1))
161159, 160mp3an2 1446 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ ((exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ ∧ (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ≠ 0)) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) / 1))
162157, 161sylan2 595 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝜑𝑢𝑆)) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = ((𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) / 1))
16310, 154syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑢𝑆) → (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ)
164 mulcl 10606 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (exp‘(𝐾 · 𝑢)) ∈ ℂ) → (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) ∈ ℂ)
165163, 164sylan2 595 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝜑𝑢𝑆)) → (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) ∈ ℂ)
166165div1d 11393 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝜑𝑢𝑆)) → ((𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) / 1) = (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
167162, 166eqtrd 2859 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ (𝜑𝑢𝑆)) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
168167ancoms 462 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑢𝑆) ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
169168an32s 651 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑥 ∈ ℂ) ∧ 𝑢𝑆) → (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
170169mpteq2dva 5142 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 / (1 / (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))
171153, 170eqtrd 2859 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ((𝑆 × {𝑥}) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))
172171eqeq2d 2835 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → (𝑌 = ((𝑆 × {𝑥}) ∘f / (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) ↔ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
173143, 172sylibd 242 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ((𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
174173reximdva 3266 . . . . . 6 (𝜑 → (∃𝑥 ∈ ℂ (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → ∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
175174adantr 484 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → (∃𝑥 ∈ ℂ (𝑌f · (𝑢𝑆 ↦ (exp‘-(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑆 × {𝑥}) → ∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
176132, 175mpd 15 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)) → ∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))
177176ex 416 . . 3 (𝜑 → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) → ∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
1781adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))) → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
1794adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))) → 𝐾 ∈ ℂ)
180 simprl 770 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))) → 𝑥 ∈ ℂ)
181 eqid 2824 . . . . . . 7 (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))
182178, 179, 180, 181expgrowthi 40873 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))) → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
1831823impb 1112 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) → (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
184 oveq2 7146 . . . . . . 7 (𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) → (𝑆 D 𝑌) = (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
185 oveq2 7146 . . . . . . 7 (𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) → ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
186184, 185eqeq12d 2840 . . . . . 6 (𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ↔ (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))))
1871863ad2ant3 1132 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ↔ (𝑆 D (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))))))
188183, 187mpbird 260 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))) → (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌))
189188rexlimdv3a 3278 . . 3 (𝜑 → (∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) → (𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌)))
190177, 189impbid 215 . 2 (𝜑 → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ↔ ∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))))))
191 oveq2 7146 . . . . . . . 8 (𝑢 = 𝑡 → (𝐾 · 𝑢) = (𝐾 · 𝑡))
192191fveq2d 6655 . . . . . . 7 (𝑢 = 𝑡 → (exp‘(𝐾 · 𝑢)) = (exp‘(𝐾 · 𝑡)))
193192oveq2d 7154 . . . . . 6 (𝑢 = 𝑡 → (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢))) = (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))
194193cbvmptv 5150 . . . . 5 (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑡𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))
195 oveq1 7145 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑐 → (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))) = (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))
196195mpteq2dv 5143 . . . . 5 (𝑥 = 𝑐 → (𝑡𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑡)))) = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡)))))
197194, 196syl5eq 2871 . . . 4 (𝑥 = 𝑐 → (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡)))))
198197eqeq2d 2835 . . 3 (𝑥 = 𝑐 → (𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) ↔ 𝑌 = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))))
199198cbvrexvw 3435 . 2 (∃𝑥 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑢𝑆 ↦ (𝑥 · (exp‘(𝐾 · 𝑢)))) ↔ ∃𝑐 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡)))))
200190, 199syl6bb 290 1 (𝜑 → ((𝑆 D 𝑌) = ((𝑆 × {𝐾}) ∘f · 𝑌) ↔ ∃𝑐 ∈ ℂ 𝑌 = (𝑡𝑆 ↦ (𝑐 · (exp‘(𝐾 · 𝑡))))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2115  wne 3013  wrex 3133  Vcvv 3479  cdif 3915  wss 3918  {csn 4548  {cpr 4550  cmpt 5127   × cxp 5534  dom cdm 5536   Fn wfn 6331  wf 6332  cfv 6336  (class class class)co 7138  f cof 7390  cc 10520  cr 10521  0cc0 10522  1c1 10523   + caddc 10525   · cmul 10527  cmin 10855  -cneg 10856   / cdiv 11282  expce 15404   D cdv 24455
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5171  ax-sep 5184  ax-nul 5191  ax-pow 5247  ax-pr 5311  ax-un 7444  ax-inf2 9088  ax-cnex 10578  ax-resscn 10579  ax-1cn 10580  ax-icn 10581  ax-addcl 10582  ax-addrcl 10583  ax-mulcl 10584  ax-mulrcl 10585  ax-mulcom 10586  ax-addass 10587  ax-mulass 10588  ax-distr 10589  ax-i2m1 10590  ax-1ne0 10591  ax-1rid 10592  ax-rnegex 10593  ax-rrecex 10594  ax-cnre 10595  ax-pre-lttri 10596  ax-pre-lttrn 10597  ax-pre-ltadd 10598  ax-pre-mulgt0 10599  ax-pre-sup 10600  ax-addf 10601  ax-mulf 10602
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3014  df-nel 3118  df-ral 3137  df-rex 3138  df-reu 3139  df-rmo 3140  df-rab 3141  df-v 3481  df-sbc 3758  df-csb 3866  df-dif 3921  df-un 3923  df-in 3925  df-ss 3935  df-pss 3937  df-nul 4275  df-if 4449  df-pw 4522  df-sn 4549  df-pr 4551  df-tp 4553  df-op 4555  df-uni 4820  df-int 4858  df-iun 4902  df-iin 4903  df-br 5048  df-opab 5110  df-mpt 5128  df-tr 5154  df-id 5441  df-eprel 5446  df-po 5455  df-so 5456  df-fr 5495  df-se 5496  df-we 5497  df-xp 5542  df-rel 5543  df-cnv 5544  df-co 5545  df-dm 5546  df-rn 5547  df-res 5548  df-ima 5549  df-pred 6129  df-ord 6175  df-on 6176  df-lim 6177  df-suc 6178  df-iota 6295  df-fun 6338  df-fn 6339  df-f 6340  df-f1 6341  df-fo 6342  df-f1o 6343  df-fv 6344  df-isom 6345  df-riota 7096  df-ov 7141  df-oprab 7142  df-mpo 7143  df-of 7392  df-om 7564  df-1st 7672  df-2nd 7673  df-supp 7814  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-1o 8085  df-2o 8086  df-oadd 8089  df-er 8272  df-map 8391  df-pm 8392  df-ixp 8445  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-fin 8496  df-fsupp 8818  df-fi 8859  df-sup 8890  df-inf 8891  df-oi 8958  df-card 9352  df-pnf 10662  df-mnf 10663  df-xr 10664  df-ltxr 10665  df-le 10666  df-sub 10857  df-neg 10858  df-div 11283  df-nn 11624  df-2 11686  df-3 11687  df-4 11688  df-5 11689  df-6 11690  df-7 11691  df-8 11692  df-9 11693  df-n0 11884  df-z 11968  df-dec 12085  df-uz 12230  df-q 12335  df-rp 12376  df-xneg 12493  df-xadd 12494  df-xmul 12495  df-ioo 12728  df-ico 12730  df-icc 12731  df-fz 12884  df-fzo 13027  df-fl 13155  df-seq 13363  df-exp 13424  df-fac 13628  df-bc 13657  df-hash 13685  df-shft 14415  df-cj 14447  df-re 14448  df-im 14449  df-sqrt 14583  df-abs 14584  df-limsup 14817  df-clim 14834  df-rlim 14835  df-sum 15032  df-ef 15410  df-struct 16474  df-ndx 16475  df-slot 16476  df-base 16478  df-sets 16479  df-ress 16480  df-plusg 16567  df-mulr 16568  df-starv 16569  df-sca 16570  df-vsca 16571  df-ip 16572  df-tset 16573  df-ple 16574  df-ds 16576  df-unif 16577  df-hom 16578  df-cco 16579  df-rest 16685  df-topn 16686  df-0g 16704  df-gsum 16705  df-topgen 16706  df-pt 16707  df-prds 16710  df-xrs 16764  df-qtop 16769  df-imas 16770  df-xps 16772  df-mre 16846  df-mrc 16847  df-acs 16849  df-mgm 17841  df-sgrp 17890  df-mnd 17901  df-submnd 17946  df-mulg 18214  df-cntz 18436  df-cmn 18897  df-psmet 20523  df-xmet 20524  df-met 20525  df-bl 20526  df-mopn 20527  df-fbas 20528  df-fg 20529  df-cnfld 20532  df-top 21488  df-topon 21505  df-topsp 21527  df-bases 21540  df-cld 21613  df-ntr 21614  df-cls 21615  df-nei 21692  df-lp 21730  df-perf 21731  df-cn 21821  df-cnp 21822  df-haus 21909  df-cmp 21981  df-tx 22156  df-hmeo 22349  df-fil 22440  df-fm 22532  df-flim 22533  df-flf 22534  df-xms 22916  df-ms 22917  df-tms 22918  df-cncf 23472  df-limc 24458  df-dv 24459
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