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Theorem fwddifval

Description: Calculate the value of the forward difference operator at a point. (Contributed by Scott Fenton, 18-May-2020)

Ref Expression
Hypotheses fwddifval.1 ⊢ φ → A ⊆ ℂ
fwddifval.2 ⊢ φ → F : A ⟶ ℂ
fwddifval.3 ⊢ φ → X ∈ A
fwddifval.4 ⊢ φ → X + 1 ∈ A
Assertion fwddifval ⊢ φ → △ ⁡ F ⁡ X = F ⁡ X + 1 − F ⁡ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fwddifval.1 ⊢ φ → A ⊆ ℂ
2 fwddifval.2 ⊢ φ → F : A ⟶ ℂ
3 fwddifval.3 ⊢ φ → X ∈ A
4 fwddifval.4 ⊢ φ → X + 1 ∈ A
5 df-fwddif ⊢ △ = f ∈ ℂ ↑ 𝑝𝑚 ℂ ⟼ x ∈ y ∈ dom ⁡ f | y + 1 ∈ dom ⁡ f ⟼ f ⁡ x + 1 − f ⁡ x
6 dmeq ⊢ f = F → dom ⁡ f = dom ⁡ F
7 6 eleq2d ⊢ f = F → y + 1 ∈ dom ⁡ f ↔ y + 1 ∈ dom ⁡ F
8 6 7 rabeqbidv ⊢ f = F → y ∈ dom ⁡ f | y + 1 ∈ dom ⁡ f = y ∈ dom ⁡ F | y + 1 ∈ dom ⁡ F
9 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ x + 1 = F ⁡ x + 1
10 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ x = F ⁡ x
11 9 10 oveq12d ⊢ f = F → f ⁡ x + 1 − f ⁡ x = F ⁡ x + 1 − F ⁡ x
12 8 11 mpteq12dv ⊢ f = F → x ∈ y ∈ dom ⁡ f | y + 1 ∈ dom ⁡ f ⟼ f ⁡ x + 1 − f ⁡ x = x ∈ y ∈ dom ⁡ F | y + 1 ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x + 1 − F ⁡ x
13 cnex ⊢ ℂ ∈ V
14 elpm2r ⊢ ℂ ∈ V ∧ ℂ ∈ V ∧ F : A ⟶ ℂ ∧ A ⊆ ℂ → F ∈ ℂ ↑ 𝑝𝑚 ℂ
15 13 13 14 mpanl12 ⊢ F : A ⟶ ℂ ∧ A ⊆ ℂ → F ∈ ℂ ↑ 𝑝𝑚 ℂ
16 2 1 15 syl2anc ⊢ φ → F ∈ ℂ ↑ 𝑝𝑚 ℂ
17 2 fdmd ⊢ φ → dom ⁡ F = A
18 13 a1i ⊢ φ → ℂ ∈ V
19 18 1 ssexd ⊢ φ → A ∈ V
20 17 19 eqeltrd ⊢ φ → dom ⁡ F ∈ V
21 rabexg ⊢ dom ⁡ F ∈ V → y ∈ dom ⁡ F | y + 1 ∈ dom ⁡ F ∈ V
22 mptexg ⊢ y ∈ dom ⁡ F | y + 1 ∈ dom ⁡ F ∈ V → x ∈ y ∈ dom ⁡ F | y + 1 ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x + 1 − F ⁡ x ∈ V
23 20 21 22 3syl ⊢ φ → x ∈ y ∈ dom ⁡ F | y + 1 ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x + 1 − F ⁡ x ∈ V
24 5 12 16 23 fvmptd3 ⊢ φ → △ ⁡ F = x ∈ y ∈ dom ⁡ F | y + 1 ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x + 1 − F ⁡ x
25 17 eleq2d ⊢ φ → y + 1 ∈ dom ⁡ F ↔ y + 1 ∈ A
26 17 25 rabeqbidv ⊢ φ → y ∈ dom ⁡ F | y + 1 ∈ dom ⁡ F = y ∈ A | y + 1 ∈ A
27 26 mpteq1d ⊢ φ → x ∈ y ∈ dom ⁡ F | y + 1 ∈ dom ⁡ F ⟼ F ⁡ x + 1 − F ⁡ x = x ∈ y ∈ A | y + 1 ∈ A ⟼ F ⁡ x + 1 − F ⁡ x
28 24 27 eqtrd ⊢ φ → △ ⁡ F = x ∈ y ∈ A | y + 1 ∈ A ⟼ F ⁡ x + 1 − F ⁡ x
29 fvoveq1 ⊢ x = X → F ⁡ x + 1 = F ⁡ X + 1
30 fveq2 ⊢ x = X → F ⁡ x = F ⁡ X
31 29 30 oveq12d ⊢ x = X → F ⁡ x + 1 − F ⁡ x = F ⁡ X + 1 − F ⁡ X
32 31 adantl ⊢ φ ∧ x = X → F ⁡ x + 1 − F ⁡ x = F ⁡ X + 1 − F ⁡ X
33 oveq1 ⊢ y = X → y + 1 = X + 1
34 33 eleq1d ⊢ y = X → y + 1 ∈ A ↔ X + 1 ∈ A
35 34 elrab ⊢ X ∈ y ∈ A | y + 1 ∈ A ↔ X ∈ A ∧ X + 1 ∈ A
36 3 4 35 sylanbrc ⊢ φ → X ∈ y ∈ A | y + 1 ∈ A
37 ovexd ⊢ φ → F ⁡ X + 1 − F ⁡ X ∈ V
38 28 32 36 37 fvmptd ⊢ φ → △ ⁡ F ⁡ X = F ⁡ X + 1 − F ⁡ X