Theorem ulmdv 25906

Description: If 𝐹 is a sequence of differentiable functions on 𝑋 which converge pointwise to 𝐺, and the derivatives of 𝐹(𝑛) converge uniformly to 𝐻, then 𝐺 is differentiable with derivative 𝐻. (Contributed by Mario Carneiro, 27-Feb-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
ulmdv.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
ulmdv.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
ulmdv.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
ulmdv.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑋))
ulmdv.g	⊢ (𝜑 → 𝐺:𝑋⟶ℂ)
ulmdv.l	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑘 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑘)‘𝑧)) ⇝ (𝐺‘𝑧))
ulmdv.u	⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑍 ↦ (𝑆 D (𝐹‘𝑘)))(⇝𝑢‘𝑋)𝐻)

Assertion

Ref	Expression
ulmdv	⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) = 𝐻)

Distinct variable groups:   𝑧,𝑘,𝐹   𝑧,𝐺   𝑧,𝐻   𝑘,𝑀   𝜑,𝑘,𝑧   𝑆,𝑘,𝑧   𝑘,𝑋,𝑧   𝑘,𝑍,𝑧

Allowed substitution hints:   𝐺(𝑘)   𝐻(𝑘)   𝑀(𝑧)

Proof of Theorem ulmdv

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ulmdv.s	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
2		dvfg 25414	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} → (𝑆 D 𝐺):dom (𝑆 D 𝐺)⟶ℂ)
3	1, 2	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺):dom (𝑆 D 𝐺)⟶ℂ)
4		recnprss 25412	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} → 𝑆 ⊆ ℂ)
5	1, 4	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℂ)
6		ulmdv.g	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐺:𝑋⟶ℂ)
7		biidd 261	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 = 𝑀 → (𝑋 ⊆ 𝑆 ↔ 𝑋 ⊆ 𝑆))
8		ulmdv.z	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
9		ulmdv.m	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
10		ulmdv.f	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶(ℂ ↑m 𝑋))
11		ulmdv.l	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑘 ∈ 𝑍 ↦ ((𝐹‘𝑘)‘𝑧)) ⇝ (𝐺‘𝑧))
12		ulmdv.u	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑘 ∈ 𝑍 ↦ (𝑆 D (𝐹‘𝑘)))(⇝𝑢‘𝑋)𝐻)
13	8, 1, 9, 10, 6, 11, 12	ulmdvlem2 25904	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → dom (𝑆 D (𝐹‘𝑘)) = 𝑋)
14		dvbsss 25410	. . . . . . . . . 10 ⊢ dom (𝑆 D (𝐹‘𝑘)) ⊆ 𝑆
15	13, 14	eqsstrrdi 4036	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝑋 ⊆ 𝑆)
16	15	ralrimiva 3146	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝑍 𝑋 ⊆ 𝑆)
17		uzid 12833	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
18	9, 17	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
19	18, 8	eleqtrrdi 2844	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ 𝑍)
20	7, 16, 19	rspcdva 3613	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ⊆ 𝑆)
21	5, 6, 20	dvbss 25409	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) ⊆ 𝑋)
22	8, 1, 9, 10, 6, 11, 12	ulmdvlem3 25905	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑧(𝑆 D 𝐺)(𝐻‘𝑧))
23		vex 3478	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑧 ∈ V
24		fvex 6901	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐻‘𝑧) ∈ V
25	23, 24	breldm 5906	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧(𝑆 D 𝐺)(𝐻‘𝑧) → 𝑧 ∈ dom (𝑆 D 𝐺))
26	22, 25	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑧 ∈ dom (𝑆 D 𝐺))
27	21, 26	eqelssd 4002	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) = 𝑋)
28	27	feq2d 6700	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 D 𝐺):dom (𝑆 D 𝐺)⟶ℂ ↔ (𝑆 D 𝐺):𝑋⟶ℂ))
29	3, 28	mpbid 231	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺):𝑋⟶ℂ)
30	29	ffnd 6715	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) Fn 𝑋)
31		ulmcl 25884	. . . 4 ⊢ ((𝑘 ∈ 𝑍 ↦ (𝑆 D (𝐹‘𝑘)))(⇝𝑢‘𝑋)𝐻 → 𝐻:𝑋⟶ℂ)
32	12, 31	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐻:𝑋⟶ℂ)
33	32	ffnd 6715	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐻 Fn 𝑋)
34	3	ffund 6718	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Fun (𝑆 D 𝐺))
35	34	adantr 481	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → Fun (𝑆 D 𝐺))
36		funbrfv 6939	. . 3 ⊢ (Fun (𝑆 D 𝐺) → (𝑧(𝑆 D 𝐺)(𝐻‘𝑧) → ((𝑆 D 𝐺)‘𝑧) = (𝐻‘𝑧)))
37	35, 22, 36	sylc 65	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → ((𝑆 D 𝐺)‘𝑧) = (𝐻‘𝑧))
38	30, 33, 37	eqfnfvd 7032	1 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) = 𝐻)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ⊆ wss 3947  {cpr 4629   class class class wbr 5147   ↦ cmpt 5230  dom cdm 5675  Fun wfun 6534  ⟶wf 6536  ‘cfv 6540  (class class class)co 7405   ↑_m cmap 8816  ℂcc 11104  ℝcr 11105  ℤcz 12554  ℤ_≥cuz 12818   ⇝ cli 15424   D cdv 25371  ⇝_𝑢culm 25879

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184  ax-addf 11185  ax-mulf 11186

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-of 7666  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-er 8699  df-map 8818  df-pm 8819  df-ixp 8888  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-fsupp 9358  df-fi 9402  df-sup 9433  df-inf 9434  df-oi 9501  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-4 12273  df-5 12274  df-6 12275  df-7 12276  df-8 12277  df-9 12278  df-n0 12469  df-z 12555  df-dec 12674  df-uz 12819  df-q 12929  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-ioo 13324  df-ico 13326  df-icc 13327  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-fl 13753  df-seq 13963  df-exp 14024  df-hash 14287  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-limsup 15411  df-clim 15428  df-rlim 15429  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-mulr 17207  df-starv 17208  df-sca 17209  df-vsca 17210  df-ip 17211  df-tset 17212  df-ple 17213  df-ds 17215  df-unif 17216  df-hom 17217  df-cco 17218  df-rest 17364  df-topn 17365  df-0g 17383  df-gsum 17384  df-topgen 17385  df-pt 17386  df-prds 17389  df-xrs 17444  df-qtop 17449  df-imas 17450  df-xps 17452  df-mre 17526  df-mrc 17527  df-acs 17529  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-submnd 18668  df-mulg 18945  df-cntz 19175  df-cmn 19644  df-psmet 20928  df-xmet 20929  df-met 20930  df-bl 20931  df-mopn 20932  df-fbas 20933  df-fg 20934  df-cnfld 20937  df-top 22387  df-topon 22404  df-topsp 22426  df-bases 22440  df-cld 22514  df-ntr 22515  df-cls 22516  df-nei 22593  df-lp 22631  df-perf 22632  df-cn 22722  df-cnp 22723  df-haus 22810  df-cmp 22882  df-tx 23057  df-hmeo 23250  df-fil 23341  df-fm 23433  df-flim 23434  df-flf 23435  df-xms 23817  df-ms 23818  df-tms 23819  df-cncf 24385  df-limc 25374  df-dv 25375  df-ulm 25880

This theorem is referenced by:  pserdvlem2  25931