Theorem pserdv2 26739

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 26738	. 2 ⊢ (𝜑 → (ℂ D 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝑆 ↦ Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚))))
9		nn0uz 12984	. . . . 5 ⊢ ℕ0 = (ℤ≥‘0)
10		nnuz 12985	. . . . . 6 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
11		1e0p1 12842	. . . . . . 7 ⊢ 1 = (0 + 1)
12	11	fveq2i 6880	. . . . . 6 ⊢ (ℤ≥‘1) = (ℤ≥‘(0 + 1))
13	10, 12	eqtri 2784	. . . . 5 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘(0 + 1))
14		id 23	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = (1 + 𝑚) → 𝑘 = (1 + 𝑚))
15		fveq2 6877	. . . . . . 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 12708	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 1 ∈ ℤ)
21		0zd 12686	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ℤ)
22		nncn 12324	. . . . . . . 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 12594	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → 𝑘 ∈ ℕ0)
26		ffvelcdm 7073	. . . . . . . 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 11310	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → (𝑘 · (𝐴‘𝑘)) ∈ ℂ)
29		cnvimass 6076	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ dom abs
30		absf 15485	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ abs:ℂ⟶ℝ
31	30	fdmi 6713	. . . . . . . . . . 11 ⊢ dom abs = ℂ
32	29, 31	sseqtri 3979	. . . . . . . . . 10 ⊢ (◡abs “ (0[,)𝑅)) ⊆ ℂ
33	5, 32	eqsstri 3977	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑆 ⊆ ℂ
34	33	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℂ)
35	34	sselda 3931	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ ℂ)
36		nnm1nn0 12628	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ → (𝑘 − 1) ∈ ℕ0)
37		expcl 14202	. . . . . . 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 11310	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ) → ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))) ∈ ℂ)
40	9, 13, 19, 20, 21, 39	isumshft 15988	. . . 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 11239	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℂ
42		nn0cn 12597	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ0 → 𝑚 ∈ ℂ)
43	42	adantl 487	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℂ)
44		addcom 11477	. . . . . . . 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 6881	. . . . . . 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 11545	. . . . . . . 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 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 15849	. . . 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 2797	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → Σ𝑚 ∈ ℕ0 (((𝑚 + 1) · (𝐴‘(𝑚 + 1))) · (𝑦↑𝑚)) = Σ𝑘 ∈ ℕ ((𝑘 · (𝐴‘𝑘)) · (𝑦↑(𝑘 − 1))))
54	53	mpteq2dva 5198	. 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 2796	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 2145  {crab 3413   ⊆ wss 3899  ifcif 4482   ↦ cmpt 5186  ^◡ccnv 5650  dom cdm 5651   “ cima 5654   ∘ ccom 5655  ⟶wf 6527  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  supcsup 9416  ℂcc 11179  ℝcr 11180  0cc0 11181  1c1 11182   + caddc 11184   · cmul 11186  ℝ^*cxr 11323   < clt 11324   − cmin 11522   / cdiv 11954  ℕcn 12316  2c2 12378  ℕ₀cn0 12587  ℤ_≥cuz 12946  [,)cico 13459  seqcseq 14124  ↑cexp 14184  abscabs 15381   ⇝ cli 15631  Σcsu 15833  ballcbl 21645   D cdv 26163

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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-inf2 9626  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258  ax-pre-sup 11259  ax-addf 11260

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 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-isom 6540  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7682  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-supp 8162  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-2o 8461  df-er 8701  df-map 8833  df-pm 8834  df-ixp 8910  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-fsupp 9338  df-fi 9387  df-sup 9418  df-inf 9419  df-oi 9488  df-card 10001  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-div 11955  df-nn 12317  df-2 12386  df-3 12387  df-4 12388  df-5 12389  df-6 12390  df-7 12391  df-8 12392  df-9 12393  df-n0 12588  df-z 12675  df-dec 12796  df-uz 12947  df-q 13057  df-rp 13102  df-xneg 13222  df-xadd 13223  df-xmul 13224  df-ioo 13461  df-ico 13463  df-icc 13464  df-fz 13621  df-fzo 13769  df-fl 13912  df-seq 14125  df-exp 14185  df-hash 14455  df-shft 15200  df-cj 15246  df-re 15247  df-im 15248  df-sqrt 15382  df-abs 15383  df-limsup 15618  df-clim 15635  df-rlim 15636  df-sum 15834  df-struct 17305  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-plusg 17421  df-mulr 17422  df-starv 17423  df-sca 17424  df-vsca 17425  df-ip 17426  df-tset 17427  df-ple 17428  df-ds 17430  df-unif 17431  df-hom 17432  df-cco 17433  df-rest 17573  df-topn 17574  df-0g 17592  df-gsum 17593  df-topgen 17594  df-pt 17595  df-prds 17598  df-xrs 17654  df-qtop 17659  df-imas 17660  df-xps 17662  df-mre 17736  df-mrc 17737  df-acs 17739  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-submnd 18959  df-mulg 19258  df-cntz 19511  df-cmn 19976  df-psmet 21650  df-xmet 21651  df-met 21652  df-bl 21653  df-mopn 21654  df-fbas 21655  df-fg 21656  df-cnfld 21659  df-top 23192  df-topon 23209  df-topsp 23231  df-bases 23244  df-cld 23317  df-ntr 23318  df-cls 23319  df-nei 23396  df-lp 23434  df-perf 23435  df-cn 23525  df-cnp 23526  df-haus 23613  df-cmp 23685  df-tx 23861  df-hmeo 24054  df-fil 24145  df-fm 24237  df-flim 24238  df-flf 24239  df-xms 24619  df-ms 24620  df-tms 24621  df-cncf 25179  df-limc 26166  df-dv 26167  df-ulm 26686

This theorem is used by:  logtayl  26970  binomcxplemdvsum  45298