MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  pserdv2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pserdv2 26762
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.
StepHypRef 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))
81, 2, 3, 4, 5, 6, 7pserdv 26761 . 2 (𝜑 → (ℂ D 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚))))
9 nn0uz 13006 . . . . 5 ℕ0 = (ℤ≥‘0)
10 nnuz 13007 . . . . . 6 ℕ = (ℤ≥‘1)
11 1e0p1 12864 . . . . . . 7 1 = (0 + 1)
1211fveq2i 6888 . . . . . 6 (ℤ≥‘1) = (ℤ≥‘(0 + 1))
1310, 12eqtri 2783 . . . . 5 ℕ = (ℤ≥‘(0 + 1))
14 id 23 . . . . . . 7 (𝑘 = (1 + 𝑚) → 𝑘 = (1 + 𝑚))
15 fveq2 6885 . . . . . . 7 (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝐴‘𝑘) = (𝐴‘(1 + 𝑚)))
1614, 15oveq12d 7438 . . . . . 6 (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝑘 · (𝐴‘𝑘)) = ((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))))
17 oveq1 7427 . . . . . . 7 (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝑘 − 1) = ((1 + 𝑚) − 1))
1817oveq2d 7436 . . . . . 6 (𝑘 = (1 + 𝑚) → (𝑦↑(𝑘 − 1)) = (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1)))
1916, 18oveq12d 7438 . . . . 5 (𝑘 = (1 + 𝑚) → ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))) = (((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) · (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1))))
20 1zzd 12730 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 1 ∈ ℤ)
21 0zd 12708 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ℤ)
22 nncn 12346 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℂ)
2322adantl 487 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → 𝑘 ∈ ℂ)
243adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
25 nnnn0 12616 . . . . . . . 8 (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
26 ffvelcdm 7081 . . . . . . . 8 ((𝐴:ℕ0⟶ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
2724, 25, 26syl2an 608 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
2823, 27mulcld 11332 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑘 · (𝐴‘𝑘)) ∈ ℂ)
29 cnvimass 6198 . . . . . . . . . . 11 (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ dom abs
30 absf 15510 . . . . . . . . . . . 12 abs:ℂ⟶ℝ
3130fdmi 6721 . . . . . . . . . . 11 dom abs = ℂ
3229, 31sseqtri 3956 . . . . . . . . . 10 (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ ℂ
335, 32eqsstri 3954 . . . . . . . . 9 𝑆 ⊆ ℂ
3433a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℂ)
3534sselda 3908 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ ℂ)
36 nnm1nn0 12650 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 − 1) ∈ ℕ0)
37 expcl 14225 . . . . . . 7 ((𝑦 ∈ ℂ ∧ (𝑘 − 1) ∈ ℕ0) → (𝑦↑(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
3835, 36, 37syl2an 608 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑦↑(𝑘 − 1)) ∈ ℂ)
3928, 38mulcld 11332 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))) ∈ ℂ)
409, 13, 19, 20, 21, 39isumshft 16013 . . . 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 11261 . . . . . . . 8 1 ∈ ℂ
42 nn0cn 12619 . . . . . . . . 9 (𝑚 ∈ ℕ0 → 𝑚 ∈ ℂ)
4342adantl 487 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℂ)
44 addcom 11499 . . . . . . . 8 ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ∈ ℂ) → (1 + 𝑚) = (𝑚 + 1))
4541, 43, 44sylancr 599 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (1 + 𝑚) = (𝑚 + 1))
4645fveq2d 6889 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐴‘(1 + 𝑚)) = (𝐴‘(𝑚 + 1)))
4745, 46oveq12d 7438 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) = ((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))))
48 pncan2 11567 . . . . . . . 8 ((1 ∈ ℂ ∧ 𝑚 ∈ ℂ) → ((1 + 𝑚) − 1) = 𝑚)
4941, 43, 48sylancr 599 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((1 + 𝑚) − 1) = 𝑚)
5049oveq2d 7436 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1)) = (𝑦↑𝑚))
5147, 50oveq12d 7438 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) · (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1))) = (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚)))
5251sumeq2dv 15874 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((1 + 𝑚) · (𝐴‘(1 + 𝑚))) · (𝑦↑((1 + 𝑚) − 1))) = Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚)))
5340, 52eqtr2d 2796 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚)) = Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))))
5453mpteq2dva 5197 . 2 (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚))) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1)))))
558, 54eqtrd 2795 1 (𝜑 → (ℂ D 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1)))))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  {crab 3412   ⊆ wss 3895  ifcif 4481   ↦ cmpt 5185  ◡ccnv 5649  dom cdm 5650   “ cima 5653   ∘ ccom 5654  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  supcsup 9435  ℂcc 11201  ℝcr 11202  0cc0 11203  1c1 11204   + caddc 11206   · cmul 11208  ℝ*cxr 11345   < clt 11346   − cmin 11544   / cdiv 11976  ℕcn 12338  2c2 12400  ℕ0cn0 12609  ℤ≥cuz 12968  [,)cico 13481  seqcseq 14147  ↑cexp 14207  abscabs 15406   ⇝ cli 15656  Σcsu 15858  ballcbl 21670   D cdv 26188
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9645  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280  ax-pre-sup 11281  ax-addf 11282
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  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 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8180  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-er 8720  df-map 8852  df-pm 8853  df-ixp 8929  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-fsupp 9357  df-fi 9406  df-sup 9437  df-inf 9438  df-oi 9507  df-card 10023  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-div 11977  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-5 12411  df-6 12412  df-7 12413  df-8 12414  df-9 12415  df-n0 12610  df-z 12697  df-dec 12818  df-uz 12969  df-q 13079  df-rp 13124  df-xneg 13244  df-xadd 13245  df-xmul 13246  df-ioo 13483  df-ico 13485  df-icc 13486  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-fl 13935  df-seq 14148  df-exp 14208  df-hash 14478  df-shft 15225  df-cj 15271  df-re 15272  df-im 15273  df-sqrt 15407  df-abs 15408  df-limsup 15643  df-clim 15660  df-rlim 15661  df-sum 15859  df-struct 17330  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-mulr 17447  df-starv 17448  df-sca 17449  df-vsca 17450  df-ip 17451  df-tset 17452  df-ple 17453  df-ds 17455  df-unif 17456  df-hom 17457  df-cco 17458  df-rest 17598  df-topn 17599  df-0g 17617  df-gsum 17618  df-topgen 17619  df-pt 17620  df-prds 17623  df-xrs 17679  df-qtop 17684  df-imas 17685  df-xps 17687  df-mre 17761  df-mrc 17762  df-acs 17764  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-submnd 18984  df-mulg 19283  df-cntz 19536  df-cmn 20001  df-psmet 21675  df-xmet 21676  df-met 21677  df-bl 21678  df-mopn 21679  df-fbas 21680  df-fg 21681  df-cnfld 21684  df-top 23217  df-topon 23234  df-topsp 23256  df-bases 23269  df-cld 23342  df-ntr 23343  df-cls 23344  df-nei 23421  df-lp 23459  df-perf 23460  df-cn 23550  df-cnp 23551  df-haus 23638  df-cmp 23710  df-tx 23886  df-hmeo 24079  df-fil 24170  df-fm 24262  df-flim 24263  df-flf 24264  df-xms 24644  df-ms 24645  df-tms 24646  df-cncf 25204  df-limc 26191  df-dv 26192  df-ulm 26709
This theorem is used by:  logtayl  26993  binomcxplemdvsum  45432
  Copyright terms: Public domain W3C validator