MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  pserdv2 Unicode version

Theorem pserdv2 19806
Description: The derivative of a power series on its region of convergence. (Contributed by Mario Carneiro, 31-Mar-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
pserf.g  |-  G  =  ( x  e.  CC  |->  ( n  e.  NN0  |->  ( ( A `  n )  x.  (
x ^ n ) ) ) )
pserf.f  |-  F  =  ( y  e.  S  |-> 
sum_ j  e.  NN0  ( ( G `  y ) `  j
) )
pserf.a  |-  ( ph  ->  A : NN0 --> CC )
pserf.r  |-  R  =  sup ( { r  e.  RR  |  seq  0 (  +  , 
( G `  r
) )  e.  dom  ~~>  } ,  RR* ,  <  )
psercn.s  |-  S  =  ( `' abs " (
0 [,) R ) )
psercn.m  |-  M  =  if ( R  e.  RR ,  ( ( ( abs `  a
)  +  R )  /  2 ) ,  ( ( abs `  a
)  +  1 ) )
pserdv.b  |-  B  =  ( 0 ( ball `  ( abs  o.  -  ) ) ( ( ( abs `  a
)  +  M )  /  2 ) )
Assertion
Ref Expression
pserdv2  |-  ( ph  ->  ( CC  _D  F
)  =  ( y  e.  S  |->  sum_ k  e.  NN  ( ( k  x.  ( A `  k ) )  x.  ( y ^ (
k  -  1 ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    j, a,
k, n, r, x, y, A    j, M, k, y    B, j, k, x, y    j, G, k, r, y    S, a, j, k, y    F, a    ph, a, j, k, y
Allowed substitution hints:    ph( x, n, r)    B( n, r, a)    R( x, y, j, k, n, r, a)    S( x, n, r)    F( x, y, j, k, n, r)    G( x, n, a)    M( x, n, r, a)

Proof of Theorem pserdv2
Dummy variable  m is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pserf.g . . 3  |-  G  =  ( x  e.  CC  |->  ( n  e.  NN0  |->  ( ( A `  n )  x.  (
x ^ n ) ) ) )
2 pserf.f . . 3  |-  F  =  ( y  e.  S  |-> 
sum_ j  e.  NN0  ( ( G `  y ) `  j
) )
3 pserf.a . . 3  |-  ( ph  ->  A : NN0 --> CC )
4 pserf.r . . 3  |-  R  =  sup ( { r  e.  RR  |  seq  0 (  +  , 
( G `  r
) )  e.  dom  ~~>  } ,  RR* ,  <  )
5 psercn.s . . 3  |-  S  =  ( `' abs " (
0 [,) R ) )
6 psercn.m . . 3  |-  M  =  if ( R  e.  RR ,  ( ( ( abs `  a
)  +  R )  /  2 ) ,  ( ( abs `  a
)  +  1 ) )
7 pserdv.b . . 3  |-  B  =  ( 0 ( ball `  ( abs  o.  -  ) ) ( ( ( abs `  a
)  +  M )  /  2 ) )
81, 2, 3, 4, 5, 6, 7pserdv 19805 . 2  |-  ( ph  ->  ( CC  _D  F
)  =  ( y  e.  S  |->  sum_ m  e.  NN0  ( ( ( m  +  1 )  x.  ( A `  ( m  +  1
) ) )  x.  ( y ^ m
) ) ) )
9 nn0uz 10262 . . . . 5  |-  NN0  =  ( ZZ>= `  0 )
10 nnuz 10263 . . . . . 6  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
11 1e0p1 10152 . . . . . . 7  |-  1  =  ( 0  +  1 )
1211fveq2i 5528 . . . . . 6  |-  ( ZZ>= ` 
1 )  =  (
ZZ>= `  ( 0  +  1 ) )
1310, 12eqtri 2303 . . . . 5  |-  NN  =  ( ZZ>= `  ( 0  +  1 ) )
14 id 19 . . . . . . 7  |-  ( k  =  ( 1  +  m )  ->  k  =  ( 1  +  m ) )
15 fveq2 5525 . . . . . . 7  |-  ( k  =  ( 1  +  m )  ->  ( A `  k )  =  ( A `  ( 1  +  m
) ) )
1614, 15oveq12d 5876 . . . . . 6  |-  ( k  =  ( 1  +  m )  ->  (
k  x.  ( A `
 k ) )  =  ( ( 1  +  m )  x.  ( A `  (
1  +  m ) ) ) )
17 oveq1 5865 . . . . . . 7  |-  ( k  =  ( 1  +  m )  ->  (
k  -  1 )  =  ( ( 1  +  m )  - 
1 ) )
1817oveq2d 5874 . . . . . 6  |-  ( k  =  ( 1  +  m )  ->  (
y ^ ( k  -  1 ) )  =  ( y ^
( ( 1  +  m )  -  1 ) ) )
1916, 18oveq12d 5876 . . . . 5  |-  ( k  =  ( 1  +  m )  ->  (
( k  x.  ( A `  k )
)  x.  ( y ^ ( k  - 
1 ) ) )  =  ( ( ( 1  +  m )  x.  ( A `  ( 1  +  m
) ) )  x.  ( y ^ (
( 1  +  m
)  -  1 ) ) ) )
20 1z 10053 . . . . . 6  |-  1  e.  ZZ
2120a1i 10 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  y  e.  S )  ->  1  e.  ZZ )
22 0z 10035 . . . . . 6  |-  0  e.  ZZ
2322a1i 10 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  y  e.  S )  ->  0  e.  ZZ )
24 nncn 9754 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  NN  ->  k  e.  CC )
2524adantl 452 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  k  e.  NN )  ->  k  e.  CC )
263adantr 451 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  y  e.  S )  ->  A : NN0 --> CC )
27 nnnn0 9972 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  NN  ->  k  e.  NN0 )
28 ffvelrn 5663 . . . . . . . 8  |-  ( ( A : NN0 --> CC  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( A `  k
)  e.  CC )
2926, 27, 28syl2an 463 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  k  e.  NN )  ->  ( A `  k )  e.  CC )
3025, 29mulcld 8855 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  k  e.  NN )  ->  (
k  x.  ( A `
 k ) )  e.  CC )
31 cnvimass 5033 . . . . . . . . . . 11  |-  ( `' abs " ( 0 [,) R ) ) 
C_  dom  abs
32 absf 11821 . . . . . . . . . . . 12  |-  abs : CC
--> RR
3332fdmi 5394 . . . . . . . . . . 11  |-  dom  abs  =  CC
3431, 33sseqtri 3210 . . . . . . . . . 10  |-  ( `' abs " ( 0 [,) R ) ) 
C_  CC
355, 34eqsstri 3208 . . . . . . . . 9  |-  S  C_  CC
3635a1i 10 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  S  C_  CC )
3736sselda 3180 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  y  e.  S )  ->  y  e.  CC )
38 nnm1nn0 10005 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  NN  ->  (
k  -  1 )  e.  NN0 )
39 expcl 11121 . . . . . . 7  |-  ( ( y  e.  CC  /\  ( k  -  1 )  e.  NN0 )  ->  ( y ^ (
k  -  1 ) )  e.  CC )
4037, 38, 39syl2an 463 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  k  e.  NN )  ->  (
y ^ ( k  -  1 ) )  e.  CC )
4130, 40mulcld 8855 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  k  e.  NN )  ->  (
( k  x.  ( A `  k )
)  x.  ( y ^ ( k  - 
1 ) ) )  e.  CC )
429, 13, 19, 21, 23, 41isumshft 12298 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  y  e.  S )  ->  sum_ k  e.  NN  ( ( k  x.  ( A `  k ) )  x.  ( y ^ (
k  -  1 ) ) )  =  sum_ m  e.  NN0  ( (
( 1  +  m
)  x.  ( A `
 ( 1  +  m ) ) )  x.  ( y ^
( ( 1  +  m )  -  1 ) ) ) )
43 ax-1cn 8795 . . . . . . . 8  |-  1  e.  CC
44 nn0cn 9975 . . . . . . . . 9  |-  ( m  e.  NN0  ->  m  e.  CC )
4544adantl 452 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  m  e.  NN0 )  ->  m  e.  CC )
46 addcom 8998 . . . . . . . 8  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  m  e.  CC )  ->  ( 1  +  m
)  =  ( m  +  1 ) )
4743, 45, 46sylancr 644 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  m  e.  NN0 )  ->  (
1  +  m )  =  ( m  + 
1 ) )
4847fveq2d 5529 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  m  e.  NN0 )  ->  ( A `  ( 1  +  m ) )  =  ( A `  (
m  +  1 ) ) )
4947, 48oveq12d 5876 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  m  e.  NN0 )  ->  (
( 1  +  m
)  x.  ( A `
 ( 1  +  m ) ) )  =  ( ( m  +  1 )  x.  ( A `  (
m  +  1 ) ) ) )
50 pncan2 9058 . . . . . . . 8  |-  ( ( 1  e.  CC  /\  m  e.  CC )  ->  ( ( 1  +  m )  -  1 )  =  m )
5143, 45, 50sylancr 644 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  m  e.  NN0 )  ->  (
( 1  +  m
)  -  1 )  =  m )
5251oveq2d 5874 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  m  e.  NN0 )  ->  (
y ^ ( ( 1  +  m )  -  1 ) )  =  ( y ^
m ) )
5349, 52oveq12d 5876 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  S )  /\  m  e.  NN0 )  ->  (
( ( 1  +  m )  x.  ( A `  ( 1  +  m ) ) )  x.  ( y ^
( ( 1  +  m )  -  1 ) ) )  =  ( ( ( m  +  1 )  x.  ( A `  (
m  +  1 ) ) )  x.  (
y ^ m ) ) )
5453sumeq2dv 12176 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  y  e.  S )  ->  sum_ m  e.  NN0  ( ( ( 1  +  m )  x.  ( A `  ( 1  +  m
) ) )  x.  ( y ^ (
( 1  +  m
)  -  1 ) ) )  =  sum_ m  e.  NN0  ( (
( m  +  1 )  x.  ( A `
 ( m  + 
1 ) ) )  x.  ( y ^
m ) ) )
5542, 54eqtr2d 2316 . . 3  |-  ( (
ph  /\  y  e.  S )  ->  sum_ m  e.  NN0  ( ( ( m  +  1 )  x.  ( A `  ( m  +  1
) ) )  x.  ( y ^ m
) )  =  sum_ k  e.  NN  (
( k  x.  ( A `  k )
)  x.  ( y ^ ( k  - 
1 ) ) ) )
5655mpteq2dva 4106 . 2  |-  ( ph  ->  ( y  e.  S  |-> 
sum_ m  e.  NN0  ( ( ( m  +  1 )  x.  ( A `  (
m  +  1 ) ) )  x.  (
y ^ m ) ) )  =  ( y  e.  S  |->  sum_ k  e.  NN  (
( k  x.  ( A `  k )
)  x.  ( y ^ ( k  - 
1 ) ) ) ) )
578, 56eqtrd 2315 1  |-  ( ph  ->  ( CC  _D  F
)  =  ( y  e.  S  |->  sum_ k  e.  NN  ( ( k  x.  ( A `  k ) )  x.  ( y ^ (
k  -  1 ) ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   {crab 2547    C_ wss 3152   ifcif 3565    e. cmpt 4077   `'ccnv 4688   dom cdm 4689   "cima 4692    o. ccom 4693   -->wf 5251   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   supcsup 7193   CCcc 8735   RRcr 8736   0cc0 8737   1c1 8738    + caddc 8740    x. cmul 8742   RR*cxr 8866    < clt 8867    - cmin 9037    / cdiv 9423   NNcn 9746   2c2 9795   NN0cn0 9965   ZZcz 10024   ZZ>=cuz 10230   [,)cico 10658    seq cseq 11046   ^cexp 11104   abscabs 11719    ~~> cli 11958   sum_csu 12158   ballcbl 16371    _D cdv 19213
This theorem is referenced by:  logtayl  20007
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512  ax-inf2 7342  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814  ax-pre-sup 8815  ax-addf 8816  ax-mulf 8817
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-iin 3908  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-se 4353  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-isom 5264  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-of 6078  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-recs 6388  df-rdg 6423  df-1o 6479  df-2o 6480  df-oadd 6483  df-er 6660  df-map 6774  df-pm 6775  df-ixp 6818  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-fin 6867  df-fi 7165  df-sup 7194  df-oi 7225  df-card 7572  df-cda 7794  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-div 9424  df-nn 9747  df-2 9804  df-3 9805  df-4 9806  df-5 9807  df-6 9808  df-7 9809  df-8 9810  df-9 9811  df-10 9812  df-n0 9966  df-z 10025  df-dec 10125  df-uz 10231  df-q 10317  df-rp 10355  df-xneg 10452  df-xadd 10453  df-xmul 10454  df-ioo 10660  df-ico 10662  df-icc 10663  df-fz 10783  df-fzo 10871  df-fl 10925  df-seq 11047  df-exp 11105  df-hash 11338  df-shft 11562  df-cj 11584  df-re 11585  df-im 11586  df-sqr 11720  df-abs 11721  df-limsup 11945  df-clim 11962  df-rlim 11963  df-sum 12159  df-struct 13150  df-ndx 13151  df-slot 13152  df-base 13153  df-sets 13154  df-ress 13155  df-plusg 13221  df-mulr 13222  df-starv 13223  df-sca 13224  df-vsca 13225  df-tset 13227  df-ple 13228  df-ds 13230  df-hom 13232  df-cco 13233  df-rest 13327  df-topn 13328  df-topgen 13344  df-pt 13345  df-prds 13348  df-xrs 13403  df-0g 13404  df-gsum 13405  df-qtop 13410  df-imas 13411  df-xps 13413  df-mre 13488  df-mrc 13489  df-acs 13491  df-mnd 14367  df-submnd 14416  df-mulg 14492  df-cntz 14793  df-cmn 15091  df-xmet 16373  df-met 16374  df-bl 16375  df-mopn 16376  df-cnfld 16378  df-top 16636  df-bases 16638  df-topon 16639  df-topsp 16640  df-cld 16756  df-ntr 16757  df-cls 16758  df-nei 16835  df-lp 16868  df-perf 16869  df-cn 16957  df-cnp 16958  df-haus 17043  df-cmp 17114  df-tx 17257  df-hmeo 17446  df-fbas 17520  df-fg 17521  df-fil 17541  df-fm 17633  df-flim 17634  df-flf 17635  df-xms 17885  df-ms 17886  df-tms 17887  df-cncf 18382  df-limc 19216  df-dv 19217  df-ulm 19756
  Copyright terms: Public domain W3C validator