Theorem ulmdv 26739

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 26235	. . . . 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 26233	. . . . . . . 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 26737	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → dom (𝑆 D (𝐹‘𝑘)) = 𝑋)
14		dvbsss 26231	. . . . . . . . . 10 ⊢ dom (𝑆 D (𝐹‘𝑘)) ⊆ 𝑆
15	13, 14	eqsstrrdi 3954	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝑋 ⊆ 𝑆)
16	15	ralrimiva 3154	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝑍 𝑋 ⊆ 𝑆)
17		uzid 12987	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
18	9, 17	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
19	18, 8	eleqtrrdi 2871	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ 𝑍)
20	7, 16, 19	rspcdva 3577	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ⊆ 𝑆)
21	5, 6, 20	dvbss 26230	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) ⊆ 𝑋)
22	8, 1, 9, 10, 6, 11, 12	ulmdvlem3 26738	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑧(𝑆 D 𝐺)(𝐻‘𝑧))
23		vex 3454	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑧 ∈ V
24		fvex 6903	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐻‘𝑧) ∈ V
25	23, 24	breldm 5891	. . . . . . 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 3930	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) = 𝑋)
28	27	feq2d 6698	. . . 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 6715	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) Fn 𝑋)
31		ulmcl 26717	. . . 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 6715	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐻 Fn 𝑋)
34	3	ffund 6719	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Fun (𝑆 D 𝐺))
35	34	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → Fun (𝑆 D 𝐺))
36		funbrfv 6938	. . 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 7037	1 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) = 𝐻)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ⊆ wss 3896  {cpr 4586   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  dom cdm 5651  Fun wfun 6537  ⟶wf 6539  ‘cfv 6543  (class class class)co 7424   ↑_m cmap 8855  ℂcc 11205  ℝcr 11206  ℤcz 12700  ℤ_≥cuz 12972   ⇝ cli 15660   D cdv 26192  ⇝_𝑢culm 26712

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 5327  ax-pr 5391  ax-un 7755  ax-cnex 11263  ax-resscn 11264  ax-1cn 11265  ax-icn 11266  ax-addcl 11267  ax-addrcl 11268  ax-mulcl 11269  ax-mulrcl 11270  ax-mulcom 11271  ax-addass 11272  ax-mulass 11273  ax-distr 11274  ax-i2m1 11275  ax-1ne0 11276  ax-1rid 11277  ax-rnegex 11278  ax-rrecex 11279  ax-cnre 11280  ax-pre-lttri 11281  ax-pre-lttrn 11282  ax-pre-ltadd 11283  ax-pre-mulgt0 11284  ax-pre-sup 11285  ax-addf 11286

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 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  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 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 6307  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6497  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7381  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-of 7697  df-om 7882  df-1st 8005  df-2nd 8006  df-supp 8185  df-frecs 8307  df-wrecs 8338  df-recs 8387  df-rdg 8426  df-1o 8484  df-2o 8485  df-er 8725  df-map 8857  df-pm 8858  df-ixp 8934  df-en 8982  df-dom 8983  df-sdom 8984  df-fin 8985  df-fsupp 9362  df-fi 9410  df-sup 9441  df-inf 9442  df-oi 9511  df-card 10027  df-pnf 11352  df-mnf 11353  df-xr 11354  df-ltxr 11355  df-le 11356  df-sub 11550  df-neg 11551  df-div 11981  df-nn 12343  df-2 12412  df-3 12413  df-4 12414  df-5 12415  df-6 12416  df-7 12417  df-8 12418  df-9 12419  df-n0 12614  df-z 12701  df-dec 12822  df-uz 12973  df-q 13083  df-rp 13128  df-xneg 13248  df-xadd 13249  df-xmul 13250  df-ioo 13487  df-ico 13489  df-icc 13490  df-fz 13647  df-fzo 13796  df-fl 13939  df-seq 14152  df-exp 14212  df-hash 14482  df-cj 15275  df-re 15276  df-im 15277  df-sqrt 15411  df-abs 15412  df-limsup 15647  df-clim 15664  df-rlim 15665  df-struct 17334  df-sets 17351  df-slot 17369  df-ndx 17381  df-base 17397  df-ress 17418  df-plusg 17450  df-mulr 17451  df-starv 17452  df-sca 17453  df-vsca 17454  df-ip 17455  df-tset 17456  df-ple 17457  df-ds 17459  df-unif 17460  df-hom 17461  df-cco 17462  df-rest 17602  df-topn 17603  df-0g 17621  df-gsum 17622  df-topgen 17623  df-pt 17624  df-prds 17627  df-xrs 17683  df-qtop 17688  df-imas 17689  df-xps 17691  df-mre 17765  df-mrc 17766  df-acs 17768  df-mgm 18825  df-sgrp 18917  df-mnd 18933  df-submnd 18988  df-mulg 19287  df-cntz 19540  df-cmn 20005  df-psmet 21679  df-xmet 21680  df-met 21681  df-bl 21682  df-mopn 21683  df-fbas 21684  df-fg 21685  df-cnfld 21688  df-top 23221  df-topon 23238  df-topsp 23260  df-bases 23273  df-cld 23346  df-ntr 23347  df-cls 23348  df-nei 23425  df-lp 23463  df-perf 23464  df-cn 23554  df-cnp 23555  df-haus 23642  df-cmp 23714  df-tx 23890  df-hmeo 24083  df-fil 24174  df-fm 24266  df-flim 24267  df-flf 24268  df-xms 24648  df-ms 24649  df-tms 24650  df-cncf 25208  df-limc 26195  df-dv 26196  df-ulm 26713

This theorem is used by:  pserdvlem2  26764