Theorem pserdv2 26571

Description: The derivative of a power series on its region of convergence. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Mar-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
pserf.g	⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))))
pserf.f	⊢ 𝐹 = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑗 ∈ ℕ0 ((𝐺‘𝑦)‘𝑗))
pserf.a	⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
pserf.r	⊢ 𝑅 = sup({𝑟 ∈ ℝ ∣ seq0( + , (𝐺‘𝑟)) ∈ dom ⇝ }, ℝ*, < )
psercn.s	⊢ 𝑆 = (◡abs “ (0[,)𝑅))
psercn.m	⊢ 𝑀 = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1))
pserdv.b	⊢ 𝐵 = (0(ball‘(abs ∘ − ))(((abs‘𝑎) + 𝑀) / 2))

Assertion

Ref	Expression
pserdv2	⊢ (𝜑 → (ℂ D 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1)))))

Distinct variable groups:   𝑗,𝑎,𝑘,𝑛,𝑟,𝑥,𝑦,𝐴   𝑗,𝑀,𝑘,𝑦   𝐵,𝑗,𝑘,𝑥,𝑦   𝑗,𝐺,𝑘,𝑟,𝑦   𝑆,𝑎,𝑗,𝑘,𝑦   𝐹,𝑎   𝜑,𝑎,𝑗,𝑘,𝑦

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑛,𝑟)   𝐵(𝑛,𝑟,𝑎)   𝑅(𝑥,𝑦,𝑗,𝑘,𝑛,𝑟,𝑎)   𝑆(𝑥,𝑛,𝑟)   𝐹(𝑥,𝑦,𝑗,𝑘,𝑛,𝑟)   𝐺(𝑥,𝑛,𝑎)   𝑀(𝑥,𝑛,𝑟,𝑎)

Proof of Theorem pserdv2

Dummy variable 𝑚 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pserf.g	. . 3 ⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ ℂ ↦ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝐴‘𝑛) · (𝑥↑𝑛))))
2		pserf.f	. . 3 ⊢ 𝐹 = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑗 ∈ ℕ0 ((𝐺‘𝑦)‘𝑗))
3		pserf.a	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
4		pserf.r	. . 3 ⊢ 𝑅 = sup({𝑟 ∈ ℝ ∣ seq0( + , (𝐺‘𝑟)) ∈ dom ⇝ }, ℝ*, < )
5		psercn.s	. . 3 ⊢ 𝑆 = (◡abs “ (0[,)𝑅))
6		psercn.m	. . 3 ⊢ 𝑀 = if(𝑅 ∈ ℝ, (((abs‘𝑎) + 𝑅) / 2), ((abs‘𝑎) + 1))
7		pserdv.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (0(ball‘(abs ∘ − ))(((abs‘𝑎) + 𝑀) / 2))
8	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	pserdv 26570	. 2 ⊢ (𝜑 → (ℂ D 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚))))
9		nn0uz 12901	. . . . 5 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
10		nnuz 12902	. . . . . 6 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
11		1e0p1 12759	. . . . . . 7 ⊢ 1 = (0 + 1)
12	11	fveq2i 6886	. . . . . 6 ⊢ (ℤ≥‘1) = (ℤ≥‘(0 + 1))
13	10, 12	eqtri 2786	. . . . 5 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘(0 + 1))
14		id 23	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → 𝑘 = (1 + 𝑚))
15		fveq2 6883	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝐴‘𝑘) = (𝐴‘(1 + 𝑚)))
16	14, 15	oveq12d 7430	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝑘 · (𝐴‘𝑘)) = ((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))))
17		oveq1 7419	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝑘 − 1) = ((1 + 𝑚) − 1))
18	17	oveq2d 7428	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝑦↑(𝑘 − 1)) = (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1)))
19	16, 18	oveq12d 7430	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))) = (((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) · (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1))))
20		1zzd 12626	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 1 ∈ ℤ)
21		0zd 12604	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ℤ)
22		nncn 12242	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℂ)
23	22	adantl 486	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℂ)
24	3	adantr 485	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
25		nnnn0 12512	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
26		ffvelcdm 7078	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴:ℕ0⟶ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
27	24, 25, 26	syl2an 607	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
28	23, 27	mulcld 11230	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑘 · (𝐴‘𝑘)) ∈ ℂ)
29		cnvimass 6086	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ dom abs
30		absf 15391	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ abs:ℂ⟶ℝ
31	30	fdmi 6719	. . . . . . . . . . 11 ⊢ dom abs = ℂ
32	29, 31	sseqtri 3986	. . . . . . . . . 10 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ ℂ
33	5, 32	eqsstri 3984	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑆 ⊆ ℂ
34	33	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℂ)
35	34	sselda 3938	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ ℂ)
36		nnm1nn0 12546	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 − 1) ∈ ℕ0)
37		expcl 14117	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑦 ∈ ℂ ∧ (𝑘 − 1) ∈ ℕ0) → (𝑦↑(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
38	35, 36, 37	syl2an 607	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑦↑(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
39	28, 38	mulcld 11230	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))) ∈ ℂ)
40	9, 13, 19, 20, 21, 39	isumshft 15895	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))) = Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) · (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1))))
41		ax-1cn 11159	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℂ
42		nn0cn 12515	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ0 → 𝑚 ∈ ℂ)
43	42	adantl 486	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℂ)
44		addcom 11397	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ∈ ℂ) → (1 + 𝑚) = (𝑚 + 1))
45	41, 43, 44	sylancr 598	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (1 + 𝑚) = (𝑚 + 1))
46	45	fveq2d 6887	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐴‘(1 + 𝑚)) = (𝐴‘(𝑚 + 1)))
47	45, 46	oveq12d 7430	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) = ((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))))
48		pncan2 11465	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ∈ ℂ) → ((1 + 𝑚) − 1) = 𝑚)
49	41, 43, 48	sylancr 598	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((1 + 𝑚) − 1) = 𝑚)
50	49	oveq2d 7428	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1)) = (𝑦↑𝑚))
51	47, 50	oveq12d 7430	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) · (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1))) = (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚)))
52	51	sumeq2dv 15755	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) · (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1))) = Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚)))
53	40, 52	eqtr2d 2799	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚)) = Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))))
54	53	mpteq2dva 5205	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚))) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1)))))
55	8, 54	eqtrd 2798	1 ⊢ (𝜑 → (ℂ D 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1)))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1570   ∈ wcel 2143  {crab 3416   ⊆ wss 3906  ifcif 4488   ↦ cmpt 5193  ^◡ccnv 5662  dom cdm 5663   “ cima 5666   ∘ ccom 5667  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7412  supcsup 9401  ℂcc 11099  ℝcr 11100  0cc0 11101  1c1 11102   + caddc 11104   · cmul 11106  ℝ^*cxr 11243   < clt 11244   − cmin 11442   / cdiv 11872  ℕcn 12234  2c2 12296  ℕ₀cn0 12505  ℤ_≥cuz 12863  [,)cico 13375  seqcseq 14039  ↑cexp 14099  abscabs 15287   ⇝ cli 15537  Σcsu 15739  ballcbl 21490   D cdv 26003

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-inf2 9611  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178  ax-pre-sup 11179  ax-addf 11180

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-tp 4595  df-op 4597  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-iin 4960  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  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 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 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7676  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-supp 8158  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-1o 8454  df-2o 8455  df-er 8695  df-map 8827  df-pm 8828  df-ixp 8897  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-fin 8948  df-fsupp 9323  df-fi 9372  df-sup 9403  df-inf 9404  df-oi 9473  df-card 9926  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-div 11873  df-nn 12235  df-2 12304  df-3 12305  df-4 12306  df-5 12307  df-6 12308  df-7 12309  df-8 12310  df-9 12311  df-n0 12506  df-z 12593  df-dec 12713  df-uz 12864  df-q 12974  df-rp 13018  df-xneg 13138  df-xadd 13139  df-xmul 13140  df-ioo 13377  df-ico 13379  df-icc 13380  df-fz 13537  df-fzo 13685  df-fl 13827  df-seq 14040  df-exp 14100  df-hash 14369  df-shft 15106  df-cj 15152  df-re 15153  df-im 15154  df-sqrt 15288  df-abs 15289  df-limsup 15524  df-clim 15541  df-rlim 15542  df-sum 15740  df-struct 17208  df-sets 17225  df-slot 17243  df-ndx 17255  df-base 17271  df-ress 17292  df-plusg 17324  df-mulr 17325  df-starv 17326  df-sca 17327  df-vsca 17328  df-ip 17329  df-tset 17330  df-ple 17331  df-ds 17333  df-unif 17334  df-hom 17335  df-cco 17336  df-rest 17476  df-topn 17477  df-0g 17495  df-gsum 17496  df-topgen 17497  df-pt 17498  df-prds 17501  df-xrs 17557  df-qtop 17562  df-imas 17563  df-xps 17565  df-mre 17639  df-mrc 17640  df-acs 17642  df-mgm 18699  df-sgrp 18778  df-mnd 18794  df-submnd 18843  df-mulg 19135  df-cntz 19388  df-cmn 19853  df-psmet 21495  df-xmet 21496  df-met 21497  df-bl 21498  df-mopn 21499  df-fbas 21500  df-fg 21501  df-cnfld 21504  df-top 23032  df-topon 23049  df-topsp 23071  df-bases 23084  df-cld 23157  df-ntr 23158  df-cls 23159  df-nei 23236  df-lp 23274  df-perf 23275  df-cn 23365  df-cnp 23366  df-haus 23453  df-cmp 23525  df-tx 23700  df-hmeo 23893  df-fil 23984  df-fm 24076  df-flim 24077  df-flf 24078  df-xms 24458  df-ms 24459  df-tms 24460  df-cncf 25018  df-limc 26006  df-dv 26007  df-ulm 26518

This theorem is referenced by:  logtayl  26803  binomcxplemdvsum  45045