Theorem ulmdv 26566

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 26065	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} → (𝑆 D 𝐺):dom (𝑆 D 𝐺)⟶ℂ)
3	1, 2	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺):dom (𝑆 D 𝐺)⟶ℂ)
4		recnprss 26063	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑆 ∈ {ℝ, ℂ} → 𝑆 ⊆ ℂ)
5	1, 4	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℂ)
6		ulmdv.g	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐺:𝑋⟶ℂ)
7		biidd 265	. . . . . . . 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 26564	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → dom (𝑆 D (𝐹‘𝑘)) = 𝑋)
14		dvbsss 26061	. . . . . . . . . 10 ⊢ dom (𝑆 D (𝐹‘𝑘)) ⊆ 𝑆
15	13, 14	eqsstrrdi 3982	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝑋 ⊆ 𝑆)
16	15	ralrimiva 3157	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝑍 𝑋 ⊆ 𝑆)
17		uzid 12872	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
18	9, 17	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
19	18, 8	eleqtrrdi 2874	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ 𝑍)
20	7, 16, 19	rspcdva 3582	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ⊆ 𝑆)
21	5, 6, 20	dvbss 26060	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) ⊆ 𝑋)
22	8, 1, 9, 10, 6, 11, 12	ulmdvlem3 26565	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑧(𝑆 D 𝐺)(𝐻‘𝑧))
23		vex 3459	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑧 ∈ V
24		fvex 6894	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐻‘𝑧) ∈ V
25	23, 24	breldm 5898	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧(𝑆 D 𝐺)(𝐻‘𝑧) → 𝑧 ∈ dom (𝑆 D 𝐺))
26	22, 25	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑧 ∈ dom (𝑆 D 𝐺))
27	21, 26	eqelssd 3958	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) = 𝑋)
28	27	feq2d 6689	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 D 𝐺):dom (𝑆 D 𝐺)⟶ℂ ↔ (𝑆 D 𝐺):𝑋⟶ℂ))
29	3, 28	mpbid 235	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺):𝑋⟶ℂ)
30	29	ffnd 6706	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) Fn 𝑋)
31		ulmcl 26544	. . . 4 ⊢ ((𝑘 ∈ 𝑍 ↦ (𝑆 D (𝐹‘𝑘)))(⇝𝑢‘𝑋)𝐻 → 𝐻:𝑋⟶ℂ)
32	12, 31	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐻:𝑋⟶ℂ)
33	32	ffnd 6706	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐻 Fn 𝑋)
34	3	ffund 6710	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Fun (𝑆 D 𝐺))
35	34	adantr 485	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → Fun (𝑆 D 𝐺))
36		funbrfv 6929	. . 3 ⊢ (Fun (𝑆 D 𝐺) → (𝑧(𝑆 D 𝐺)(𝐻‘𝑧) → ((𝑆 D 𝐺)‘𝑧) = (𝐻‘𝑧)))
37	35, 22, 36	sylc 66	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → ((𝑆 D 𝐺)‘𝑧) = (𝐻‘𝑧))
38	30, 33, 37	eqfnfvd 7028	1 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) = 𝐻)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1570   ∈ wcel 2143   ⊆ wss 3905  {cpr 4591   class class class wbr 5109   ↦ cmpt 5192  dom cdm 5661  Fun wfun 6530  ⟶wf 6532  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410   ↑_m cmap 8820  ℂcc 11093  ℝcr 11094  ℤcz 12586  ℤ_≥cuz 12857   ⇝ cli 15531   D cdv 26022  ⇝_𝑢culm 26539

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 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172  ax-pre-sup 11173  ax-addf 11174

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 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-supp 8153  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-er 8690  df-map 8822  df-pm 8823  df-ixp 8892  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9318  df-fi 9367  df-sup 9398  df-inf 9399  df-oi 9468  df-card 9921  df-pnf 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-div 11867  df-nn 12229  df-2 12298  df-3 12299  df-4 12300  df-5 12301  df-6 12302  df-7 12303  df-8 12304  df-9 12305  df-n0 12500  df-z 12587  df-dec 12707  df-uz 12858  df-q 12968  df-rp 13012  df-xneg 13132  df-xadd 13133  df-xmul 13134  df-ioo 13371  df-ico 13373  df-icc 13374  df-fz 13531  df-fzo 13679  df-fl 13821  df-seq 14034  df-exp 14094  df-hash 14363  df-cj 15146  df-re 15147  df-im 15148  df-sqrt 15282  df-abs 15283  df-limsup 15518  df-clim 15535  df-rlim 15536  df-struct 17202  df-sets 17219  df-slot 17237  df-ndx 17249  df-base 17265  df-ress 17286  df-plusg 17318  df-mulr 17319  df-starv 17320  df-sca 17321  df-vsca 17322  df-ip 17323  df-tset 17324  df-ple 17325  df-ds 17327  df-unif 17328  df-hom 17329  df-cco 17330  df-rest 17470  df-topn 17471  df-0g 17489  df-gsum 17490  df-topgen 17491  df-pt 17492  df-prds 17495  df-xrs 17551  df-qtop 17556  df-imas 17557  df-xps 17559  df-mre 17633  df-mrc 17634  df-acs 17636  df-mgm 18693  df-sgrp 18772  df-mnd 18788  df-submnd 18837  df-mulg 19129  df-cntz 19382  df-cmn 19847  df-psmet 21514  df-xmet 21515  df-met 21516  df-bl 21517  df-mopn 21518  df-fbas 21519  df-fg 21520  df-cnfld 21523  df-top 23051  df-topon 23068  df-topsp 23090  df-bases 23103  df-cld 23176  df-ntr 23177  df-cls 23178  df-nei 23255  df-lp 23293  df-perf 23294  df-cn 23384  df-cnp 23385  df-haus 23472  df-cmp 23544  df-tx 23719  df-hmeo 23912  df-fil 24003  df-fm 24095  df-flim 24096  df-flf 24097  df-xms 24477  df-ms 24478  df-tms 24479  df-cncf 25037  df-limc 26025  df-dv 26026  df-ulm 26540

This theorem is referenced by:  pserdvlem2  26591