Theorem psdcl 22166

Description: The derivative of a power series is a power series. (Contributed by SN, 11-Apr-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
psdcl.s	⊢ 𝑆 = (𝐼 mPwSer 𝑅)
psdcl.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑆)
psdcl.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Mgm)
psdcl.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐼)
psdcl.f	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐵)

Assertion

Ref	Expression
psdcl	⊢ (𝜑 → (((𝐼 mPSDer 𝑅)‘𝑋)‘𝐹) ∈ 𝐵)

Proof of Theorem psdcl

Dummy variables ℎ 𝑘 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fvexd 6920	. . 3 ⊢ (𝜑 → (Base‘𝑅) ∈ V)
2		ovex 7465	. . . . 5 ⊢ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∈ V
3	2	rabex 5338	. . . 4 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} ∈ V
4	3	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} ∈ V)
5		psdcl.r	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Mgm)
6	5	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → 𝑅 ∈ Mgm)
7		eqid 2736	. . . . . . . . 9 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}
8	7	psrbagf 21939	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} → 𝑘:𝐼⟶ℕ0)
9	8	adantl 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → 𝑘:𝐼⟶ℕ0)
10		psdcl.x	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐼)
11	10	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → 𝑋 ∈ 𝐼)
12	9, 11	ffvelcdmd 7104	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → (𝑘‘𝑋) ∈ ℕ0)
13		nn0p1nn 12567	. . . . . 6 ⊢ ((𝑘‘𝑋) ∈ ℕ0 → ((𝑘‘𝑋) + 1) ∈ ℕ)
14	12, 13	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → ((𝑘‘𝑋) + 1) ∈ ℕ)
15		psdcl.s	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑆 = (𝐼 mPwSer 𝑅)
16		eqid 2736	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
17		psdcl.b	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑆)
18		psdcl.f	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐵)
19	15, 16, 7, 17, 18	psrelbas 21955	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹:{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}⟶(Base‘𝑅))
20	19	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → 𝐹:{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}⟶(Base‘𝑅))
21		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin})
22		reldmpsr 21935	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Rel dom mPwSer
23	15, 17, 22	strov2rcl 17256	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∈ 𝐵 → 𝐼 ∈ V)
24	18, 23	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ V)
25		1nn0 12544	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℕ0
26	7	snifpsrbag 21941	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐼 ∈ V ∧ 1 ∈ ℕ0) → (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin})
27	24, 25, 26	sylancl 586	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin})
28	27	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin})
29	7	psrbagaddcl 21945	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} ∧ (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → (𝑘 ∘f + (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0))) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin})
30	21, 28, 29	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → (𝑘 ∘f + (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0))) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin})
31	20, 30	ffvelcdmd 7104	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → (𝐹‘(𝑘 ∘f + (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)))) ∈ (Base‘𝑅))
32		eqid 2736	. . . . . 6 ⊢ (.g‘𝑅) = (.g‘𝑅)
33	16, 32	mulgnncl 19108	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Mgm ∧ ((𝑘‘𝑋) + 1) ∈ ℕ ∧ (𝐹‘(𝑘 ∘f + (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)))) ∈ (Base‘𝑅)) → (((𝑘‘𝑋) + 1)(.g‘𝑅)(𝐹‘(𝑘 ∘f + (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0))))) ∈ (Base‘𝑅))
34	6, 14, 31, 33	syl3anc 1372	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → (((𝑘‘𝑋) + 1)(.g‘𝑅)(𝐹‘(𝑘 ∘f + (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0))))) ∈ (Base‘𝑅))
35	34	fmpttd 7134	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} ↦ (((𝑘‘𝑋) + 1)(.g‘𝑅)(𝐹‘(𝑘 ∘f + (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)))))):{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}⟶(Base‘𝑅))
36	1, 4, 35	elmapdd 8882	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} ↦ (((𝑘‘𝑋) + 1)(.g‘𝑅)(𝐹‘(𝑘 ∘f + (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)))))) ∈ ((Base‘𝑅) ↑m {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}))
37	15, 17, 7, 10, 18	psdval 22164	. 2 ⊢ (𝜑 → (((𝐼 mPSDer 𝑅)‘𝑋)‘𝐹) = (𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} ↦ (((𝑘‘𝑋) + 1)(.g‘𝑅)(𝐹‘(𝑘 ∘f + (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)))))))
38	15, 16, 7, 17, 24	psrbas 21954	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐵 = ((Base‘𝑅) ↑m {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}))
39	36, 37, 38	3eltr4d 2855	1 ⊢ (𝜑 → (((𝐼 mPSDer 𝑅)‘𝑋)‘𝐹) ∈ 𝐵)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1539   ∈ wcel 2107  {crab 3435  Vcvv 3479  ifcif 4524   ↦ cmpt 5224  ^◡ccnv 5683   “ cima 5687  ⟶wf 6556  ‘cfv 6560  (class class class)co 7432   ∘_f cof 7696   ↑_m cmap 8867  Fincfn 8986  0cc0 11156  1c1 11157   + caddc 11159  ℕcn 12267  ℕ₀cn0 12528  Basecbs 17248  Mgmcmgm 18652  ._gcmg 19086   mPwSer cmps 21925   mPSDer cpsd 22135

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2707  ax-rep 5278  ax-sep 5295  ax-nul 5305  ax-pow 5364  ax-pr 5431  ax-un 7756  ax-cnex 11212  ax-resscn 11213  ax-1cn 11214  ax-icn 11215  ax-addcl 11216  ax-addrcl 11217  ax-mulcl 11218  ax-mulrcl 11219  ax-mulcom 11220  ax-addass 11221  ax-mulass 11222  ax-distr 11223  ax-i2m1 11224  ax-1ne0 11225  ax-1rid 11226  ax-rnegex 11227  ax-rrecex 11228  ax-cnre 11229  ax-pre-lttri 11230  ax-pre-lttrn 11231  ax-pre-ltadd 11232  ax-pre-mulgt0 11233

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2815  df-nfc 2891  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-reu 3380  df-rab 3436  df-v 3481  df-sbc 3788  df-csb 3899  df-dif 3953  df-un 3955  df-in 3957  df-ss 3967  df-pss 3970  df-nul 4333  df-if 4525  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-tp 4630  df-op 4632  df-uni 4907  df-iun 4992  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5577  df-eprel 5583  df-po 5591  df-so 5592  df-fr 5636  df-we 5638  df-xp 5690  df-rel 5691  df-cnv 5692  df-co 5693  df-dm 5694  df-rn 5695  df-res 5696  df-ima 5697  df-pred 6320  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6513  df-fun 6562  df-fn 6563  df-f 6564  df-f1 6565  df-fo 6566  df-f1o 6567  df-fv 6568  df-riota 7389  df-ov 7435  df-oprab 7436  df-mpo 7437  df-of 7698  df-om 7889  df-1st 8015  df-2nd 8016  df-supp 8187  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8412  df-rdg 8451  df-1o 8507  df-er 8746  df-map 8869  df-en 8987  df-dom 8988  df-sdom 8989  df-fin 8990  df-fsupp 9403  df-pnf 11298  df-mnf 11299  df-xr 11300  df-ltxr 11301  df-le 11302  df-sub 11495  df-neg 11496  df-nn 12268  df-2 12330  df-3 12331  df-4 12332  df-5 12333  df-6 12334  df-7 12335  df-8 12336  df-9 12337  df-n0 12529  df-z 12616  df-uz 12880  df-fz 13549  df-seq 14044  df-struct 17185  df-slot 17220  df-ndx 17232  df-base 17249  df-plusg 17311  df-mulr 17312  df-sca 17314  df-vsca 17315  df-tset 17317  df-mgm 18654  df-mulg 19087  df-psr 21930  df-psd 22161

This theorem is referenced by:  psdmplcl  22167  psdadd  22168  psdvsca  22169  psdmul  22171  psd1  22172  psdpw  22175