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Theorem dvaddbr

Description: The sum rule for derivatives at a point. For the (simpler but more limited) function version, see dvadd . (Contributed by Mario Carneiro, 9-Aug-2014) (Revised by Mario Carneiro, 28-Dec-2016)

Ref Expression
Hypotheses dvadd.f φ F : X
dvadd.x φ X S
dvadd.g φ G : Y
dvadd.y φ Y S
dvaddbr.s φ S
dvadd.k φ K V
dvadd.l φ L V
dvadd.bf φ C F S K
dvadd.bg φ C G S L
dvadd.j J = TopOpen fld
Assertion dvaddbr φ C F + f G S K + L

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvadd.f φ F : X
2 dvadd.x φ X S
3 dvadd.g φ G : Y
4 dvadd.y φ Y S
5 dvaddbr.s φ S
6 dvadd.k φ K V
7 dvadd.l φ L V
8 dvadd.bf φ C F S K
9 dvadd.bg φ C G S L
10 dvadd.j J = TopOpen fld
11 eqid J 𝑡 S = J 𝑡 S
12 eqid z X C F z F C z C = z X C F z F C z C
13 11 10 12 5 1 2 eldv φ C F S K C int J 𝑡 S X K z X C F z F C z C lim C
14 8 13 mpbid φ C int J 𝑡 S X K z X C F z F C z C lim C
15 14 simpld φ C int J 𝑡 S X
16 eqid z Y C G z G C z C = z Y C G z G C z C
17 11 10 16 5 3 4 eldv φ C G S L C int J 𝑡 S Y L z Y C G z G C z C lim C
18 9 17 mpbid φ C int J 𝑡 S Y L z Y C G z G C z C lim C
19 18 simpld φ C int J 𝑡 S Y
20 15 19 elind φ C int J 𝑡 S X int J 𝑡 S Y
21 10 cnfldtopon J TopOn
22 resttopon J TopOn S J 𝑡 S TopOn S
23 21 5 22 sylancr φ J 𝑡 S TopOn S
24 topontop J 𝑡 S TopOn S J 𝑡 S Top
25 23 24 syl φ J 𝑡 S Top
26 toponuni J 𝑡 S TopOn S S = J 𝑡 S
27 23 26 syl φ S = J 𝑡 S
28 2 27 sseqtrd φ X J 𝑡 S
29 4 27 sseqtrd φ Y J 𝑡 S
30 eqid J 𝑡 S = J 𝑡 S
31 30 ntrin J 𝑡 S Top X J 𝑡 S Y J 𝑡 S int J 𝑡 S X Y = int J 𝑡 S X int J 𝑡 S Y
32 25 28 29 31 syl3anc φ int J 𝑡 S X Y = int J 𝑡 S X int J 𝑡 S Y
33 20 32 eleqtrrd φ C int J 𝑡 S X Y
34 inss1 X Y X
35 ssdif X Y X X Y C X C
36 34 35 mp1i φ X Y C X C
37 36 sselda φ z X Y C z X C
38 2 5 sstrd φ X
39 30 ntrss2 J 𝑡 S Top X J 𝑡 S int J 𝑡 S X X
40 25 28 39 syl2anc φ int J 𝑡 S X X
41 40 15 sseldd φ C X
42 1 38 41 dvlem φ z X C F z F C z C
43 37 42 syldan φ z X Y C F z F C z C
44 inss2 X Y Y
45 ssdif X Y Y X Y C Y C
46 44 45 mp1i φ X Y C Y C
47 46 sselda φ z X Y C z Y C
48 4 5 sstrd φ Y
49 30 ntrss2 J 𝑡 S Top Y J 𝑡 S int J 𝑡 S Y Y
50 25 29 49 syl2anc φ int J 𝑡 S Y Y
51 50 19 sseldd φ C Y
52 3 48 51 dvlem φ z Y C G z G C z C
53 47 52 syldan φ z X Y C G z G C z C
54 ssidd φ
55 txtopon J TopOn J TopOn J × t J TopOn ×
56 21 21 55 mp2an J × t J TopOn ×
57 56 toponrestid J × t J = J × t J 𝑡 ×
58 14 simprd φ K z X C F z F C z C lim C
59 42 fmpttd φ z X C F z F C z C : X C
60 38 ssdifssd φ X C
61 eqid J 𝑡 X C C = J 𝑡 X C C
62 34 2 sstrid φ X Y S
63 62 27 sseqtrd φ X Y J 𝑡 S
64 difssd φ J 𝑡 S X J 𝑡 S
65 63 64 unssd φ X Y J 𝑡 S X J 𝑡 S
66 ssun1 X Y X Y J 𝑡 S X
67 66 a1i φ X Y X Y J 𝑡 S X
68 30 ntrss J 𝑡 S Top X Y J 𝑡 S X J 𝑡 S X Y X Y J 𝑡 S X int J 𝑡 S X Y int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X
69 25 65 67 68 syl3anc φ int J 𝑡 S X Y int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X
70 69 33 sseldd φ C int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X
71 70 41 elind φ C int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X X
72 34 a1i φ X Y X
73 eqid J 𝑡 S 𝑡 X = J 𝑡 S 𝑡 X
74 30 73 restntr J 𝑡 S Top X J 𝑡 S X Y X int J 𝑡 S 𝑡 X X Y = int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X X
75 25 28 72 74 syl3anc φ int J 𝑡 S 𝑡 X X Y = int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X X
76 10 cnfldtop J Top
77 76 a1i φ J Top
78 cnex V
79 ssexg S V S V
80 5 78 79 sylancl φ S V
81 restabs J Top X S S V J 𝑡 S 𝑡 X = J 𝑡 X
82 77 2 80 81 syl3anc φ J 𝑡 S 𝑡 X = J 𝑡 X
83 82 fveq2d φ int J 𝑡 S 𝑡 X = int J 𝑡 X
84 83 fveq1d φ int J 𝑡 S 𝑡 X X Y = int J 𝑡 X X Y
85 75 84 eqtr3d φ int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X X = int J 𝑡 X X Y
86 71 85 eleqtrd φ C int J 𝑡 X X Y
87 undif1 X C C = X C
88 41 snssd φ C X
89 ssequn2 C X X C = X
90 88 89 sylib φ X C = X
91 87 90 eqtrid φ X C C = X
92 91 oveq2d φ J 𝑡 X C C = J 𝑡 X
93 92 fveq2d φ int J 𝑡 X C C = int J 𝑡 X
94 undif1 X Y C C = X Y C
95 41 51 elind φ C X Y
96 95 snssd φ C X Y
97 ssequn2 C X Y X Y C = X Y
98 96 97 sylib φ X Y C = X Y
99 94 98 eqtrid φ X Y C C = X Y
100 93 99 fveq12d φ int J 𝑡 X C C X Y C C = int J 𝑡 X X Y
101 86 100 eleqtrrd φ C int J 𝑡 X C C X Y C C
102 59 36 60 10 61 101 limcres φ z X C F z F C z C X Y C lim C = z X C F z F C z C lim C
103 36 resmptd φ z X C F z F C z C X Y C = z X Y C F z F C z C
104 103 oveq1d φ z X C F z F C z C X Y C lim C = z X Y C F z F C z C lim C
105 102 104 eqtr3d φ z X C F z F C z C lim C = z X Y C F z F C z C lim C
106 58 105 eleqtrd φ K z X Y C F z F C z C lim C
107 18 simprd φ L z Y C G z G C z C lim C
108 52 fmpttd φ z Y C G z G C z C : Y C
109 48 ssdifssd φ Y C
110 eqid J 𝑡 Y C C = J 𝑡 Y C C
111 difssd φ J 𝑡 S Y J 𝑡 S
112 63 111 unssd φ X Y J 𝑡 S Y J 𝑡 S
113 ssun1 X Y X Y J 𝑡 S Y
114 113 a1i φ X Y X Y J 𝑡 S Y
115 30 ntrss J 𝑡 S Top X Y J 𝑡 S Y J 𝑡 S X Y X Y J 𝑡 S Y int J 𝑡 S X Y int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y
116 25 112 114 115 syl3anc φ int J 𝑡 S X Y int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y
117 116 33 sseldd φ C int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y
118 117 51 elind φ C int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y Y
119 44 a1i φ X Y Y
120 eqid J 𝑡 S 𝑡 Y = J 𝑡 S 𝑡 Y
121 30 120 restntr J 𝑡 S Top Y J 𝑡 S X Y Y int J 𝑡 S 𝑡 Y X Y = int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y Y
122 25 29 119 121 syl3anc φ int J 𝑡 S 𝑡 Y X Y = int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y Y
123 restabs J Top Y S S V J 𝑡 S 𝑡 Y = J 𝑡 Y
124 77 4 80 123 syl3anc φ J 𝑡 S 𝑡 Y = J 𝑡 Y
125 124 fveq2d φ int J 𝑡 S 𝑡 Y = int J 𝑡 Y
126 125 fveq1d φ int J 𝑡 S 𝑡 Y X Y = int J 𝑡 Y X Y
127 122 126 eqtr3d φ int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y Y = int J 𝑡 Y X Y
128 118 127 eleqtrd φ C int J 𝑡 Y X Y
129 undif1 Y C C = Y C
130 51 snssd φ C Y
131 ssequn2 C Y Y C = Y
132 130 131 sylib φ Y C = Y
133 129 132 eqtrid φ Y C C = Y
134 133 oveq2d φ J 𝑡 Y C C = J 𝑡 Y
135 134 fveq2d φ int J 𝑡 Y C C = int J 𝑡 Y
136 135 99 fveq12d φ int J 𝑡 Y C C X Y C C = int J 𝑡 Y X Y
137 128 136 eleqtrrd φ C int J 𝑡 Y C C X Y C C
138 108 46 109 10 110 137 limcres φ z Y C G z G C z C X Y C lim C = z Y C G z G C z C lim C
139 46 resmptd φ z Y C G z G C z C X Y C = z X Y C G z G C z C
140 139 oveq1d φ z Y C G z G C z C X Y C lim C = z X Y C G z G C z C lim C
141 138 140 eqtr3d φ z Y C G z G C z C lim C = z X Y C G z G C z C lim C
142 107 141 eleqtrd φ L z X Y C G z G C z C lim C
143 10 addcn + J × t J Cn J
144 5 1 2 dvcl φ C F S K K
145 8 144 mpdan φ K
146 5 3 4 dvcl φ C G S L L
147 9 146 mpdan φ L
148 145 147 opelxpd φ K L ×
149 56 toponunii × = J × t J
150 149 cncnpi + J × t J Cn J K L × + J × t J CnP J K L
151 143 148 150 sylancr φ + J × t J CnP J K L
152 43 53 54 54 10 57 106 142 151 limccnp2 φ K + L z X Y C F z F C z C + G z G C z C lim C
153 eldifi z X Y C z X Y
154 153 adantl φ z X Y C z X Y
155 1 ffnd φ F Fn X
156 155 adantr φ z X Y C F Fn X
157 3 ffnd φ G Fn Y
158 157 adantr φ z X Y C G Fn Y
159 ssexg X V X V
160 38 78 159 sylancl φ X V
161 160 adantr φ z X Y C X V
162 ssexg Y V Y V
163 48 78 162 sylancl φ Y V
164 163 adantr φ z X Y C Y V
165 eqid X Y = X Y
166 eqidd φ z X Y C z X F z = F z
167 eqidd φ z X Y C z Y G z = G z
168 156 158 161 164 165 166 167 ofval φ z X Y C z X Y F + f G z = F z + G z
169 154 168 mpdan φ z X Y C F + f G z = F z + G z
170 eqidd φ z X Y C C X F C = F C
171 eqidd φ z X Y C C Y G C = G C
172 156 158 161 164 165 170 171 ofval φ z X Y C C X Y F + f G C = F C + G C
173 95 172 mpidan φ z X Y C F + f G C = F C + G C
174 169 173 oveq12d φ z X Y C F + f G z F + f G C = F z + G z - F C + G C
175 difss X Y C X Y
176 175 34 sstri X Y C X
177 176 sseli z X Y C z X
178 ffvelrn F : X z X F z
179 1 177 178 syl2an φ z X Y C F z
180 175 44 sstri X Y C Y
181 180 sseli z X Y C z Y
182 ffvelrn G : Y z Y G z
183 3 181 182 syl2an φ z X Y C G z
184 1 41 ffvelrnd φ F C
185 184 adantr φ z X Y C F C
186 3 51 ffvelrnd φ G C
187 186 adantr φ z X Y C G C
188 179 183 185 187 addsub4d φ z X Y C F z + G z - F C + G C = F z F C + G z - G C
189 174 188 eqtrd φ z X Y C F + f G z F + f G C = F z F C + G z - G C
190 189 oveq1d φ z X Y C F + f G z F + f G C z C = F z F C + G z - G C z C
191 179 185 subcld φ z X Y C F z F C
192 183 187 subcld φ z X Y C G z G C
193 176 38 sstrid φ X Y C
194 193 sselda φ z X Y C z
195 38 41 sseldd φ C
196 195 adantr φ z X Y C C
197 194 196 subcld φ z X Y C z C
198 eldifsni z X Y C z C
199 198 adantl φ z X Y C z C
200 194 196 199 subne0d φ z X Y C z C 0
201 191 192 197 200 divdird φ z X Y C F z F C + G z - G C z C = F z F C z C + G z G C z C
202 190 201 eqtrd φ z X Y C F + f G z F + f G C z C = F z F C z C + G z G C z C
203 202 mpteq2dva φ z X Y C F + f G z F + f G C z C = z X Y C F z F C z C + G z G C z C
204 203 oveq1d φ z X Y C F + f G z F + f G C z C lim C = z X Y C F z F C z C + G z G C z C lim C
205 152 204 eleqtrrd φ K + L z X Y C F + f G z F + f G C z C lim C
206 eqid z X Y C F + f G z F + f G C z C = z X Y C F + f G z F + f G C z C
207 addcl x y x + y
208 207 adantl φ x y x + y
209 208 1 3 160 163 165 off φ F + f G : X Y
210 11 10 206 5 209 62 eldv φ C F + f G S K + L C int J 𝑡 S X Y K + L z X Y C F + f G z F + f G C z C lim C
211 33 205 210 mpbir2and φ C F + f G S K + L