Theorem pserdv2 26787

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 26786	. 2 ⊢ (𝜑 → (ℂ D 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚))))
9		nn0uz 13030	. . . . 5 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
10		nnuz 13031	. . . . . 6 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
11		1e0p1 12888	. . . . . . 7 ⊢ 1 = (0 + 1)
12	11	fveq2i 6911	. . . . . 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 6908	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝐴‘𝑘) = (𝐴‘(1 + 𝑚)))
16	14, 15	oveq12d 7461	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝑘 · (𝐴‘𝑘)) = ((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))))
17		oveq1 7450	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝑘 − 1) = ((1 + 𝑚) − 1))
18	17	oveq2d 7459	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝑦↑(𝑘 − 1)) = (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1)))
19	16, 18	oveq12d 7461	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))) = (((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) · (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1))))
20		1zzd 12754	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 1 ∈ ℤ)
21		0zd 12732	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ℤ)
22		nncn 12370	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℂ)
23	22	adantl 487	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℂ)
24	3	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
25		nnnn0 12640	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
26		ffvelcdm 7105	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴:ℕ0⟶ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
27	24, 25, 26	syl2an 608	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
28	23, 27	mulcld 11356	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑘 · (𝐴‘𝑘)) ∈ ℂ)
29		cnvimass 6211	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ dom abs
30		absf 15534	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ abs:ℂ⟶ℝ
31	30	fdmi 6743	. . . . . . . . . . 11 ⊢ dom abs = ℂ
32	29, 31	sseqtri 3961	. . . . . . . . . 10 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ ℂ
33	5, 32	eqsstri 3959	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑆 ⊆ ℂ
34	33	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℂ)
35	34	sselda 3913	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ ℂ)
36		nnm1nn0 12674	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 − 1) ∈ ℕ0)
37		expcl 14249	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑦 ∈ ℂ ∧ (𝑘 − 1) ∈ ℕ0) → (𝑦↑(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
38	35, 36, 37	syl2an 608	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑦↑(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
39	28, 38	mulcld 11356	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))) ∈ ℂ)
40	9, 13, 19, 20, 21, 39	isumshft 16037	. . . 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 11285	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℂ
42		nn0cn 12643	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ0 → 𝑚 ∈ ℂ)
43	42	adantl 487	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℂ)
44		addcom 11523	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ∈ ℂ) → (1 + 𝑚) = (𝑚 + 1))
45	41, 43, 44	sylancr 599	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (1 + 𝑚) = (𝑚 + 1))
46	45	fveq2d 6912	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐴‘(1 + 𝑚)) = (𝐴‘(𝑚 + 1)))
47	45, 46	oveq12d 7461	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) = ((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))))
48		pncan2 11591	. . . . . . . 8 ⊢ ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ∈ ℂ) → ((1 + 𝑚) − 1) = 𝑚)
49	41, 43, 48	sylancr 599	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((1 + 𝑚) − 1) = 𝑚)
50	49	oveq2d 7459	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1)) = (𝑦↑𝑚))
51	47, 50	oveq12d 7461	. . . . 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 15898	. . . 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 5201	. 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)))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  {crab 3416   ⊆ wss 3900  ifcif 4485   ↦ cmpt 5189  ^◡ccnv 5654  dom cdm 5655   “ cima 5658   ∘ ccom 5659  ⟶wf 6554  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  supcsup 9459  ℂcc 11225  ℝcr 11226  0cc0 11227  1c1 11228   + caddc 11230   · cmul 11232  ℝ^*cxr 11369   < clt 11370   − cmin 11568   / cdiv 12000  ℕcn 12362  2c2 12424  ℕ₀cn0 12633  ℤ_≥cuz 12992  [,)cico 13505  seqcseq 14171  ↑cexp 14231  abscabs 15430   ⇝ cli 15680  Σcsu 15882  ballcbl 21695   D cdv 26213

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-inf2 9669  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304  ax-pre-sup 11305  ax-addf 11306

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-isom 6567  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-of 7717  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-supp 8205  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-2o 8505  df-er 8745  df-map 8877  df-pm 8878  df-ixp 8954  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-fsupp 9382  df-fi 9430  df-sup 9461  df-inf 9462  df-oi 9531  df-card 10047  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-div 12001  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-4 12434  df-5 12435  df-6 12436  df-7 12437  df-8 12438  df-9 12439  df-n0 12634  df-z 12721  df-dec 12842  df-uz 12993  df-q 13103  df-rp 13148  df-xneg 13268  df-xadd 13269  df-xmul 13270  df-ioo 13507  df-ico 13509  df-icc 13510  df-fz 13667  df-fzo 13816  df-fl 13959  df-seq 14172  df-exp 14232  df-hash 14502  df-shft 15249  df-cj 15295  df-re 15296  df-im 15297  df-sqrt 15431  df-abs 15432  df-limsup 15667  df-clim 15684  df-rlim 15685  df-sum 15883  df-struct 17354  df-sets 17371  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-ress 17438  df-plusg 17470  df-mulr 17471  df-starv 17472  df-sca 17473  df-vsca 17474  df-ip 17475  df-tset 17476  df-ple 17477  df-ds 17479  df-unif 17480  df-hom 17481  df-cco 17482  df-rest 17622  df-topn 17623  df-0g 17641  df-gsum 17642  df-topgen 17643  df-pt 17644  df-prds 17647  df-xrs 17703  df-qtop 17708  df-imas 17709  df-xps 17711  df-mre 17785  df-mrc 17786  df-acs 17788  df-mgm 18845  df-sgrp 18937  df-mnd 18953  df-submnd 19008  df-mulg 19307  df-cntz 19561  df-cmn 20026  df-psmet 21700  df-xmet 21701  df-met 21702  df-bl 21703  df-mopn 21704  df-fbas 21705  df-fg 21706  df-cnfld 21709  df-top 23242  df-topon 23259  df-topsp 23281  df-bases 23294  df-cld 23367  df-ntr 23368  df-cls 23369  df-nei 23446  df-lp 23484  df-perf 23485  df-cn 23575  df-cnp 23576  df-haus 23663  df-cmp 23735  df-tx 23911  df-hmeo 24104  df-fil 24195  df-fm 24287  df-flim 24288  df-flf 24289  df-xms 24669  df-ms 24670  df-tms 24671  df-cncf 25229  df-limc 26216  df-dv 26217  df-ulm 26734

This theorem is used by:  logtayl  27018  binomcxplemdvsum  45531