Theorem ulmdv 26532

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 26034	. . . . 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 26032	. . . . . . . 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 26530	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → dom (𝑆 D (𝐹‘𝑘)) = 𝑋)
14		dvbsss 26030	. . . . . . . . . 10 ⊢ dom (𝑆 D (𝐹‘𝑘)) ⊆ 𝑆
15	13, 14	eqsstrrdi 3990	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝑋 ⊆ 𝑆)
16	15	ralrimiva 3163	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝑍 𝑋 ⊆ 𝑆)
17		uzid 12877	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
18	9, 17	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
19	18, 8	eleqtrrdi 2880	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ 𝑍)
20	7, 16, 19	rspcdva 3591	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ⊆ 𝑆)
21	5, 6, 20	dvbss 26029	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) ⊆ 𝑋)
22	8, 1, 9, 10, 6, 11, 12	ulmdvlem3 26531	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑧(𝑆 D 𝐺)(𝐻‘𝑧))
23		vex 3467	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑧 ∈ V
24		fvex 6895	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐻‘𝑧) ∈ V
25	23, 24	breldm 5899	. . . . . . 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 3966	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) = 𝑋)
28	27	feq2d 6690	. . . 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 6707	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) Fn 𝑋)
31		ulmcl 26510	. . . 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 6707	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐻 Fn 𝑋)
34	3	ffund 6711	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Fun (𝑆 D 𝐺))
35	34	adantr 485	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → Fun (𝑆 D 𝐺))
36		funbrfv 6930	. . 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 7029	1 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) = 𝐻)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1567   ∈ wcel 2149   ⊆ wss 3913  {cpr 4596   class class class wbr 5113   ↦ cmpt 5196  dom cdm 5662  Fun wfun 6531  ⟶wf 6533  ‘cfv 6537  (class class class)co 7411   ↑_m cmap 8824  ℂcc 11098  ℝcr 11099  ℤcz 12591  ℤ_≥cuz 12862   ⇝ cli 15535   D cdv 25991  ⇝_𝑢culm 26505

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5242  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-cnex 11156  ax-resscn 11157  ax-1cn 11158  ax-icn 11159  ax-addcl 11160  ax-addrcl 11161  ax-mulcl 11162  ax-mulrcl 11163  ax-mulcom 11164  ax-addass 11165  ax-mulass 11166  ax-distr 11167  ax-i2m1 11168  ax-1ne0 11169  ax-1rid 11170  ax-rnegex 11171  ax-rrecex 11172  ax-cnre 11173  ax-pre-lttri 11174  ax-pre-lttrn 11175  ax-pre-ltadd 11176  ax-pre-mulgt0 11177  ax-pre-sup 11178  ax-addf 11179

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-tp 4599  df-op 4601  df-uni 4877  df-int 4917  df-iun 4962  df-iin 4963  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-se 5616  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-of 7675  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-supp 8157  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-1o 8453  df-2o 8454  df-er 8694  df-map 8826  df-pm 8827  df-ixp 8896  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-fin 8947  df-fsupp 9322  df-fi 9371  df-sup 9402  df-inf 9403  df-oi 9472  df-card 9925  df-pnf 11245  df-mnf 11246  df-xr 11247  df-ltxr 11248  df-le 11249  df-sub 11443  df-neg 11444  df-div 11872  df-nn 12234  df-2 12303  df-3 12304  df-4 12305  df-5 12306  df-6 12307  df-7 12308  df-8 12309  df-9 12310  df-n0 12505  df-z 12592  df-dec 12712  df-uz 12863  df-q 12973  df-rp 13017  df-xneg 13137  df-xadd 13138  df-xmul 13139  df-ioo 13376  df-ico 13378  df-icc 13379  df-fz 13536  df-fzo 13683  df-fl 13825  df-seq 14038  df-exp 14098  df-hash 14367  df-cj 15150  df-re 15151  df-im 15152  df-sqrt 15286  df-abs 15287  df-limsup 15522  df-clim 15539  df-rlim 15540  df-struct 17207  df-sets 17224  df-slot 17242  df-ndx 17254  df-base 17270  df-ress 17291  df-plusg 17323  df-mulr 17324  df-starv 17325  df-sca 17326  df-vsca 17327  df-ip 17328  df-tset 17329  df-ple 17330  df-ds 17332  df-unif 17333  df-hom 17334  df-cco 17335  df-rest 17475  df-topn 17476  df-0g 17494  df-gsum 17495  df-topgen 17496  df-pt 17497  df-prds 17500  df-xrs 17556  df-qtop 17561  df-imas 17562  df-xps 17564  df-mre 17638  df-mrc 17639  df-acs 17641  df-mgm 18698  df-sgrp 18777  df-mnd 18793  df-submnd 18842  df-mulg 19134  df-cntz 19387  df-cmn 19852  df-psmet 21483  df-xmet 21484  df-met 21485  df-bl 21486  df-mopn 21487  df-fbas 21488  df-fg 21489  df-cnfld 21492  df-top 23020  df-topon 23037  df-topsp 23059  df-bases 23072  df-cld 23145  df-ntr 23146  df-cls 23147  df-nei 23224  df-lp 23262  df-perf 23263  df-cn 23353  df-cnp 23354  df-haus 23441  df-cmp 23513  df-tx 23688  df-hmeo 23881  df-fil 23972  df-fm 24064  df-flim 24065  df-flf 24066  df-xms 24446  df-ms 24447  df-tms 24448  df-cncf 25006  df-limc 25994  df-dv 25995  df-ulm 26506

This theorem is referenced by:  pserdvlem2  26557