Theorem psdcl 22148

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.i	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
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 6905	. . 3 ⊢ (𝜑 → (Base‘𝑅) ∈ V)
2		ovex 7446	. . . . 5 ⊢ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∈ V
3	2	rabex 5329	. . . 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 479	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → 𝑅 ∈ Mgm)
7		eqid 2726	. . . . . . . . 9 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}
8	7	psrbagf 21908	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} → 𝑘:𝐼⟶ℕ0)
9	8	adantl 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → 𝑘:𝐼⟶ℕ0)
10		psdcl.x	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐼)
11	10	adantr 479	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → 𝑋 ∈ 𝐼)
12	9, 11	ffvelcdmd 7088	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → (𝑘‘𝑋) ∈ ℕ0)
13		nn0p1nn 12554	. . . . . 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 2726	. . . . . . . 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 21936	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹:{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}⟶(Base‘𝑅))
20	19	adantr 479	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → 𝐹:{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}⟶(Base‘𝑅))
21		simpr 483	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin})
22		psdcl.i	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
23		1nn0 12531	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℕ0
24	7	snifpsrbag 21912	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ 1 ∈ ℕ0) → (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin})
25	22, 23, 24	sylancl 584	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin})
26	25	adantr 479	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin})
27	7	psrbagaddcl 21918	. . . . . . 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})
28	21, 26, 27	syl2anc 582	. . . . . 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})
29	20, 28	ffvelcdmd 7088	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}) → (𝐹‘(𝑘 ∘f + (𝑦 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑦 = 𝑋, 1, 0)))) ∈ (Base‘𝑅))
30		eqid 2726	. . . . . 6 ⊢ (.g‘𝑅) = (.g‘𝑅)
31	16, 30	mulgnncl 19076	. . . . 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))
32	6, 14, 29, 31	syl3anc 1368	. . . 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))
33	32	fmpttd 7118	. . 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))
34	1, 4, 33	elmapdd 8859	. 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}))
35	15, 17, 7, 22, 5, 10, 18	psdval 22146	. 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)))))))
36	15, 16, 7, 17, 22	psrbas 21935	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐵 = ((Base‘𝑅) ↑m {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}))
37	34, 35, 36	3eltr4d 2841	1 ⊢ (𝜑 → (((𝐼 mPSDer 𝑅)‘𝑋)‘𝐹) ∈ 𝐵)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 394   = wceq 1534   ∈ wcel 2099  {crab 3419  Vcvv 3462  ifcif 4523   ↦ cmpt 5226  ^◡ccnv 5671   “ cima 5675  ⟶wf 6539  ‘cfv 6543  (class class class)co 7413   ∘_f cof 7677   ↑_m cmap 8844  Fincfn 8963  0cc0 11146  1c1 11147   + caddc 11149  ℕcn 12255  ℕ₀cn0 12515  Basecbs 17205  Mgmcmgm 18623  ._gcmg 19054   mPwSer cmps 21894   mPSDer cpsd 22118

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2697  ax-rep 5280  ax-sep 5294  ax-nul 5301  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7735  ax-cnex 11202  ax-resscn 11203  ax-1cn 11204  ax-icn 11205  ax-addcl 11206  ax-addrcl 11207  ax-mulcl 11208  ax-mulrcl 11209  ax-mulcom 11210  ax-addass 11211  ax-mulass 11212  ax-distr 11213  ax-i2m1 11214  ax-1ne0 11215  ax-1rid 11216  ax-rnegex 11217  ax-rrecex 11218  ax-cnre 11219  ax-pre-lttri 11220  ax-pre-lttrn 11221  ax-pre-ltadd 11222  ax-pre-mulgt0 11223

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3464  df-sbc 3776  df-csb 3892  df-dif 3949  df-un 3951  df-in 3953  df-ss 3963  df-pss 3966  df-nul 4323  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-tp 4628  df-op 4630  df-uni 4906  df-iun 4995  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5227  df-tr 5261  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6302  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7369  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-of 7679  df-om 7866  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-supp 8164  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-er 8723  df-map 8846  df-en 8964  df-dom 8965  df-sdom 8966  df-fin 8967  df-fsupp 9396  df-pnf 11288  df-mnf 11289  df-xr 11290  df-ltxr 11291  df-le 11292  df-sub 11484  df-neg 11485  df-nn 12256  df-2 12318  df-3 12319  df-4 12320  df-5 12321  df-6 12322  df-7 12323  df-8 12324  df-9 12325  df-n0 12516  df-z 12602  df-uz 12866  df-fz 13530  df-seq 14013  df-struct 17141  df-slot 17176  df-ndx 17188  df-base 17206  df-plusg 17271  df-mulr 17272  df-sca 17274  df-vsca 17275  df-tset 17277  df-mgm 18625  df-mulg 19055  df-psr 21899  df-psd 22143

This theorem is referenced by:  psdmplcl  22149  psdadd  22150  psdvsca  22151  psdmul  22153  psd1  22154