Theorem ulmdv 26730

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 26226	. . . . 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 26224	. . . . . . . 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 26728	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → dom (𝑆 D (𝐹‘𝑘)) = 𝑋)
14		dvbsss 26222	. . . . . . . . . 10 ⊢ dom (𝑆 D (𝐹‘𝑘)) ⊆ 𝑆
15	13, 14	eqsstrrdi 3976	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → 𝑋 ⊆ 𝑆)
16	15	ralrimiva 3155	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ∀𝑘 ∈ 𝑍 𝑋 ⊆ 𝑆)
17		uzid 12980	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
18	9, 17	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑀))
19	18, 8	eleqtrrdi 2872	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ 𝑍)
20	7, 16, 19	rspcdva 3578	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ⊆ 𝑆)
21	5, 6, 20	dvbss 26221	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) ⊆ 𝑋)
22	8, 1, 9, 10, 6, 11, 12	ulmdvlem3 26729	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑧(𝑆 D 𝐺)(𝐻‘𝑧))
23		vex 3455	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑧 ∈ V
24		fvex 6898	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐻‘𝑧) ∈ V
25	23, 24	breldm 5890	. . . . . . 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 3952	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → dom (𝑆 D 𝐺) = 𝑋)
28	27	feq2d 6693	. . . 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 6710	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) Fn 𝑋)
31		ulmcl 26708	. . . 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 6710	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐻 Fn 𝑋)
34	3	ffund 6714	. . . 4 ⊢ (𝜑 → Fun (𝑆 D 𝐺))
35	34	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → Fun (𝑆 D 𝐺))
36		funbrfv 6933	. . 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 7032	1 ⊢ (𝜑 → (𝑆 D 𝐺) = 𝐻)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ⊆ wss 3899  {cpr 4586   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  dom cdm 5651  Fun wfun 6532  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   ↑_m cmap 8847  ℂcc 11198  ℝcr 11199  ℤcz 12693  ℤ_≥cuz 12965   ⇝ cli 15651   D cdv 26183  ⇝_𝑢culm 26703

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 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279

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 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-limsup 15638  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-submnd 18979  df-mulg 19278  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-cmp 23705  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-cncf 25199  df-limc 26186  df-dv 26187  df-ulm 26704

This theorem is used by:  pserdvlem2  26755