MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  taylf Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem taylf 24096
Description: The Taylor series defines a function on a subset of the complex numbers. (Contributed by Mario Carneiro, 30-Dec-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
taylfval.s (𝜑𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
taylfval.f (𝜑𝐹:𝐴⟶ℂ)
taylfval.a (𝜑𝐴𝑆)
taylfval.n (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ0𝑁 = +∞))
taylfval.b ((𝜑𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ)) → 𝐵 ∈ dom ((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘))
taylfval.t 𝑇 = (𝑁(𝑆 Tayl 𝐹)𝐵)
Assertion
Ref Expression
taylf (𝜑𝑇:dom 𝑇⟶ℂ)
Distinct variable groups:   𝐵,𝑘   𝑘,𝐹   𝜑,𝑘   𝑘,𝑁   𝑆,𝑘
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑘)   𝑇(𝑘)

Proof of Theorem taylf
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 taylfval.s . . . . . . 7 (𝜑𝑆 ∈ {ℝ, ℂ})
2 taylfval.f . . . . . . 7 (𝜑𝐹:𝐴⟶ℂ)
3 taylfval.a . . . . . . 7 (𝜑𝐴𝑆)
4 taylfval.n . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 ∈ ℕ0𝑁 = +∞))
5 taylfval.b . . . . . . 7 ((𝜑𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ)) → 𝐵 ∈ dom ((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘))
6 taylfval.t . . . . . . 7 𝑇 = (𝑁(𝑆 Tayl 𝐹)𝐵)
71, 2, 3, 4, 5, 6taylfval 24094 . . . . . 6 (𝜑𝑇 = 𝑥 ∈ ℂ ({𝑥} × (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))))
8 simpr 477 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → 𝑥 ∈ ℂ)
98snssd 4331 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → {𝑥} ⊆ ℂ)
101, 2, 3, 4, 5taylfvallem 24093 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘)))) ⊆ ℂ)
11 xpss12 5215 . . . . . . . . 9 (({𝑥} ⊆ ℂ ∧ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘)))) ⊆ ℂ) → ({𝑥} × (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))) ⊆ (ℂ × ℂ))
129, 10, 11syl2anc 692 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ({𝑥} × (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))) ⊆ (ℂ × ℂ))
1312ralrimiva 2963 . . . . . . 7 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ℂ ({𝑥} × (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))) ⊆ (ℂ × ℂ))
14 iunss 4552 . . . . . . 7 ( 𝑥 ∈ ℂ ({𝑥} × (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))) ⊆ (ℂ × ℂ) ↔ ∀𝑥 ∈ ℂ ({𝑥} × (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))) ⊆ (ℂ × ℂ))
1513, 14sylibr 224 . . . . . 6 (𝜑 𝑥 ∈ ℂ ({𝑥} × (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))) ⊆ (ℂ × ℂ))
167, 15eqsstrd 3631 . . . . 5 (𝜑𝑇 ⊆ (ℂ × ℂ))
17 relxp 5217 . . . . 5 Rel (ℂ × ℂ)
18 relss 5196 . . . . 5 (𝑇 ⊆ (ℂ × ℂ) → (Rel (ℂ × ℂ) → Rel 𝑇))
1916, 17, 18mpisyl 21 . . . 4 (𝜑 → Rel 𝑇)
201, 2, 3, 4, 5, 6eltayl 24095 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑥𝑇𝑦 ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘)))))))
2120biimpd 219 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑥𝑇𝑦 → (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘)))))))
2221alrimiv 1853 . . . . . 6 (𝜑 → ∀𝑦(𝑥𝑇𝑦 → (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘)))))))
23 cnfldbas 19731 . . . . . . . . 9 ℂ = (Base‘ℂfld)
24 cnring 19749 . . . . . . . . . 10 fld ∈ Ring
25 ringcmn 18562 . . . . . . . . . 10 (ℂfld ∈ Ring → ℂfld ∈ CMnd)
2624, 25mp1i 13 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ℂfld ∈ CMnd)
27 cnfldtps 22562 . . . . . . . . . 10 fld ∈ TopSp
2827a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ℂfld ∈ TopSp)
29 ovex 6663 . . . . . . . . . . 11 (0[,]𝑁) ∈ V
3029inex1 4790 . . . . . . . . . 10 ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ∈ V
3130a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ∈ V)
321, 2, 3, 4, 5taylfvallem1 24092 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑥 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ)) → (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘)) ∈ ℂ)
33 eqid 2620 . . . . . . . . . 10 (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))) = (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘)))
3432, 33fmptd 6371 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))):((0[,]𝑁) ∩ ℤ)⟶ℂ)
35 eqid 2620 . . . . . . . . 9 (TopOpen‘ℂfld) = (TopOpen‘ℂfld)
3635cnfldhaus 22569 . . . . . . . . . 10 (TopOpen‘ℂfld) ∈ Haus
3736a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → (TopOpen‘ℂfld) ∈ Haus)
3823, 26, 28, 31, 34, 35, 37haustsms 21920 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑥 ∈ ℂ) → ∃*𝑦 𝑦 ∈ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘)))))
3938ex 450 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑥 ∈ ℂ → ∃*𝑦 𝑦 ∈ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))))
40 moanimv 2529 . . . . . . 7 (∃*𝑦(𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))) ↔ (𝑥 ∈ ℂ → ∃*𝑦 𝑦 ∈ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))))
4139, 40sylibr 224 . . . . . 6 (𝜑 → ∃*𝑦(𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))))
42 moim 2517 . . . . . 6 (∀𝑦(𝑥𝑇𝑦 → (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘)))))) → (∃*𝑦(𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ (ℂfld tsums (𝑘 ∈ ((0[,]𝑁) ∩ ℤ) ↦ (((((𝑆 D𝑛 𝐹)‘𝑘)‘𝐵) / (!‘𝑘)) · ((𝑥𝐵)↑𝑘))))) → ∃*𝑦 𝑥𝑇𝑦))
4322, 41, 42sylc 65 . . . . 5 (𝜑 → ∃*𝑦 𝑥𝑇𝑦)
4443alrimiv 1853 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑥∃*𝑦 𝑥𝑇𝑦)
45 dffun6 5891 . . . 4 (Fun 𝑇 ↔ (Rel 𝑇 ∧ ∀𝑥∃*𝑦 𝑥𝑇𝑦))
4619, 44, 45sylanbrc 697 . . 3 (𝜑 → Fun 𝑇)
47 funfn 5906 . . 3 (Fun 𝑇𝑇 Fn dom 𝑇)
4846, 47sylib 208 . 2 (𝜑𝑇 Fn dom 𝑇)
49 rnss 5343 . . . 4 (𝑇 ⊆ (ℂ × ℂ) → ran 𝑇 ⊆ ran (ℂ × ℂ))
5016, 49syl 17 . . 3 (𝜑 → ran 𝑇 ⊆ ran (ℂ × ℂ))
51 rnxpss 5554 . . 3 ran (ℂ × ℂ) ⊆ ℂ
5250, 51syl6ss 3607 . 2 (𝜑 → ran 𝑇 ⊆ ℂ)
53 df-f 5880 . 2 (𝑇:dom 𝑇⟶ℂ ↔ (𝑇 Fn dom 𝑇 ∧ ran 𝑇 ⊆ ℂ))
5448, 52, 53sylanbrc 697 1 (𝜑𝑇:dom 𝑇⟶ℂ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wo 383  wa 384  wal 1479   = wceq 1481  wcel 1988  ∃*wmo 2469  wral 2909  Vcvv 3195  cin 3566  wss 3567  {csn 4168  {cpr 4170   ciun 4511   class class class wbr 4644  cmpt 4720   × cxp 5102  dom cdm 5104  ran crn 5105  Rel wrel 5109  Fun wfun 5870   Fn wfn 5871  wf 5872  cfv 5876  (class class class)co 6635  cc 9919  cr 9920  0cc0 9921   · cmul 9926  +∞cpnf 10056  cmin 10251   / cdiv 10669  0cn0 11277  cz 11362  [,]cicc 12163  cexp 12843  !cfa 13043  TopOpenctopn 16063  CMndccmn 18174  Ringcrg 18528  fldccnfld 19727  TopSpctps 20717  Hauscha 21093   tsums ctsu 21910   D𝑛 cdvn 23609   Tayl ctayl 24088
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1720  ax-4 1735  ax-5 1837  ax-6 1886  ax-7 1933  ax-8 1990  ax-9 1997  ax-10 2017  ax-11 2032  ax-12 2045  ax-13 2244  ax-ext 2600  ax-rep 4762  ax-sep 4772  ax-nul 4780  ax-pow 4834  ax-pr 4897  ax-un 6934  ax-inf2 8523  ax-cnex 9977  ax-resscn 9978  ax-1cn 9979  ax-icn 9980  ax-addcl 9981  ax-addrcl 9982  ax-mulcl 9983  ax-mulrcl 9984  ax-mulcom 9985  ax-addass 9986  ax-mulass 9987  ax-distr 9988  ax-i2m1 9989  ax-1ne0 9990  ax-1rid 9991  ax-rnegex 9992  ax-rrecex 9993  ax-cnre 9994  ax-pre-lttri 9995  ax-pre-lttrn 9996  ax-pre-ltadd 9997  ax-pre-mulgt0 9998  ax-pre-sup 9999  ax-addf 10000  ax-mulf 10001
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1484  df-ex 1703  df-nf 1708  df-sb 1879  df-eu 2472  df-mo 2473  df-clab 2607  df-cleq 2613  df-clel 2616  df-nfc 2751  df-ne 2792  df-nel 2895  df-ral 2914  df-rex 2915  df-reu 2916  df-rmo 2917  df-rab 2918  df-v 3197  df-sbc 3430  df-csb 3527  df-dif 3570  df-un 3572  df-in 3574  df-ss 3581  df-pss 3583  df-nul 3908  df-if 4078  df-pw 4151  df-sn 4169  df-pr 4171  df-tp 4173  df-op 4175  df-uni 4428  df-int 4467  df-iun 4513  df-iin 4514  df-br 4645  df-opab 4704  df-mpt 4721  df-tr 4744  df-id 5014  df-eprel 5019  df-po 5025  df-so 5026  df-fr 5063  df-se 5064  df-we 5065  df-xp 5110  df-rel 5111  df-cnv 5112  df-co 5113  df-dm 5114  df-rn 5115  df-res 5116  df-ima 5117  df-pred 5668  df-ord 5714  df-on 5715  df-lim 5716  df-suc 5717  df-iota 5839  df-fun 5878  df-fn 5879  df-f 5880  df-f1 5881  df-fo 5882  df-f1o 5883  df-fv 5884  df-isom 5885  df-riota 6596  df-ov 6638  df-oprab 6639  df-mpt2 6640  df-om 7051  df-1st 7153  df-2nd 7154  df-supp 7281  df-wrecs 7392  df-recs 7453  df-rdg 7491  df-1o 7545  df-oadd 7549  df-er 7727  df-map 7844  df-pm 7845  df-en 7941  df-dom 7942  df-sdom 7943  df-fin 7944  df-fsupp 8261  df-fi 8302  df-sup 8333  df-inf 8334  df-oi 8400  df-card 8750  df-pnf 10061  df-mnf 10062  df-xr 10063  df-ltxr 10064  df-le 10065  df-sub 10253  df-neg 10254  df-div 10670  df-nn 11006  df-2 11064  df-3 11065  df-4 11066  df-5 11067  df-6 11068  df-7 11069  df-8 11070  df-9 11071  df-n0 11278  df-z 11363  df-dec 11479  df-uz 11673  df-q 11774  df-rp 11818  df-xneg 11931  df-xadd 11932  df-xmul 11933  df-icc 12167  df-fz 12312  df-fzo 12450  df-seq 12785  df-exp 12844  df-fac 13044  df-hash 13101  df-cj 13820  df-re 13821  df-im 13822  df-sqrt 13956  df-abs 13957  df-struct 15840  df-ndx 15841  df-slot 15842  df-base 15844  df-sets 15845  df-plusg 15935  df-mulr 15936  df-starv 15937  df-tset 15941  df-ple 15942  df-ds 15945  df-unif 15946  df-rest 16064  df-topn 16065  df-0g 16083  df-gsum 16084  df-topgen 16085  df-mgm 17223  df-sgrp 17265  df-mnd 17276  df-grp 17406  df-minusg 17407  df-cntz 17731  df-cmn 18176  df-abl 18177  df-mgp 18471  df-ur 18483  df-ring 18530  df-cring 18531  df-psmet 19719  df-xmet 19720  df-met 19721  df-bl 19722  df-mopn 19723  df-fbas 19724  df-fg 19725  df-cnfld 19728  df-top 20680  df-topon 20697  df-topsp 20718  df-bases 20731  df-cld 20804  df-ntr 20805  df-cls 20806  df-nei 20883  df-lp 20921  df-perf 20922  df-cnp 21013  df-haus 21100  df-fil 21631  df-fm 21723  df-flim 21724  df-flf 21725  df-tsms 21911  df-xms 22106  df-ms 22107  df-limc 23611  df-dv 23612  df-dvn 23613  df-tayl 24090
This theorem is referenced by:  tayl0  24097
  Copyright terms: Public domain W3C validator