Metamath Proof Explorer


Theorem dvradcnv2

Description: The radius of convergence of the (formal) derivative H of the power series G is (at least) as large as the radius of convergence of G . This version of dvradcnv uses a shifted version of H to match the sum form of ( CC _D F ) in pserdv2 (and shows how to use uzmptshftfval to shift a maps-to function on a set of upper integers). (Contributed by Steve Rodriguez, 22-Apr-2020)

Ref Expression
Hypotheses dvradcnv2.g โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
dvradcnv2.r โŠข ๐‘… = sup ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } , โ„* , < )
dvradcnv2.h โŠข ๐ป = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐‘› ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ( ๐‘› โˆ’ 1 ) ) ) )
dvradcnv2.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
dvradcnv2.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ โ„‚ )
dvradcnv2.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ๐‘‹ ) < ๐‘… )
Assertion dvradcnv2 ( ๐œ‘ โ†’ seq 1 ( + , ๐ป ) โˆˆ dom โ‡ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvradcnv2.g โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘› ) ) ) )
2 dvradcnv2.r โŠข ๐‘… = sup ( { ๐‘Ÿ โˆˆ โ„ โˆฃ seq 0 ( + , ( ๐บ โ€˜ ๐‘Ÿ ) ) โˆˆ dom โ‡ } , โ„* , < )
3 dvradcnv2.h โŠข ๐ป = ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐‘› ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ( ๐‘› โˆ’ 1 ) ) ) )
4 dvradcnv2.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
5 dvradcnv2.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ โ„‚ )
6 dvradcnv2.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( abs โ€˜ ๐‘‹ ) < ๐‘… )
7 0cn โŠข 0 โˆˆ โ„‚
8 ax-1cn โŠข 1 โˆˆ โ„‚
9 7 8 subnegi โŠข ( 0 โˆ’ - 1 ) = ( 0 + 1 )
10 0p1e1 โŠข ( 0 + 1 ) = 1
11 9 10 eqtri โŠข ( 0 โˆ’ - 1 ) = 1
12 seqeq1 โŠข ( ( 0 โˆ’ - 1 ) = 1 โ†’ seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) = seq 1 ( + , ๐ป ) )
13 11 12 ax-mp โŠข seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) = seq 1 ( + , ๐ป )
14 ovex โŠข ( ( ๐‘› ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ( ๐‘› โˆ’ 1 ) ) ) โˆˆ V
15 id โŠข ( ๐‘› = ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โ†’ ๐‘› = ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) )
16 fveq2 โŠข ( ๐‘› = ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) = ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ) )
17 15 16 oveq12d โŠข ( ๐‘› = ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โ†’ ( ๐‘› ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) = ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ) ) )
18 oveq1 โŠข ( ๐‘› = ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โ†’ ( ๐‘› โˆ’ 1 ) = ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โˆ’ 1 ) )
19 18 oveq2d โŠข ( ๐‘› = ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โ†’ ( ๐‘‹ โ†‘ ( ๐‘› โˆ’ 1 ) ) = ( ๐‘‹ โ†‘ ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โˆ’ 1 ) ) )
20 17 19 oveq12d โŠข ( ๐‘› = ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โ†’ ( ( ๐‘› ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ( ๐‘› โˆ’ 1 ) ) ) = ( ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โˆ’ 1 ) ) ) )
21 nnuz โŠข โ„• = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
22 nn0uz โŠข โ„•0 = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 )
23 1pneg1e0 โŠข ( 1 + - 1 ) = 0
24 23 fveq2i โŠข ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( 1 + - 1 ) ) = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 0 )
25 22 24 eqtr4i โŠข โ„•0 = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( 1 + - 1 ) )
26 1zzd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 โˆˆ โ„ค )
27 26 znegcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ - 1 โˆˆ โ„ค )
28 3 14 20 21 25 26 27 uzmptshftfval โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ป shift - 1 ) = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โˆ’ 1 ) ) ) ) )
29 nn0cn โŠข ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„‚ )
30 29 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘š โˆˆ โ„‚ )
31 1cnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„•0 ) โ†’ 1 โˆˆ โ„‚ )
32 30 31 subnegd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) = ( ๐‘š + 1 ) )
33 32 fveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ) = ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š + 1 ) ) )
34 32 33 oveq12d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ) ) = ( ( ๐‘š + 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š + 1 ) ) ) )
35 32 oveq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โˆ’ 1 ) = ( ( ๐‘š + 1 ) โˆ’ 1 ) )
36 30 31 pncand โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘š + 1 ) โˆ’ 1 ) = ๐‘š )
37 35 36 eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โˆ’ 1 ) = ๐‘š )
38 37 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘‹ โ†‘ ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โˆ’ 1 ) ) = ( ๐‘‹ โ†‘ ๐‘š ) )
39 34 38 oveq12d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘š โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โˆ’ 1 ) ) ) = ( ( ( ๐‘š + 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š + 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ๐‘š ) ) )
40 39 mpteq2dva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ( ( ๐‘š โˆ’ - 1 ) โˆ’ 1 ) ) ) ) = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( ๐‘š + 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š + 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ๐‘š ) ) ) )
41 28 40 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ป shift - 1 ) = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( ๐‘š + 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š + 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ๐‘š ) ) ) )
42 41 seqeq3d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) = seq 0 ( + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( ๐‘š + 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š + 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ๐‘š ) ) ) ) )
43 fveq2 โŠข ( ๐‘› = ๐‘š โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) = ( ๐ด โ€˜ ๐‘š ) )
44 oveq2 โŠข ( ๐‘› = ๐‘š โ†’ ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘› ) = ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘š ) )
45 43 44 oveq12d โŠข ( ๐‘› = ๐‘š โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘› ) ) = ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘š ) ) )
46 45 cbvmptv โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘› ) ) ) = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘š ) ) )
47 46 mpteq2i โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘› ) ) ) ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘š ) ) ) )
48 1 47 eqtri โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘š ) ยท ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐‘š ) ) ) )
49 eqid โŠข ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( ๐‘š + 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š + 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ๐‘š ) ) ) = ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( ๐‘š + 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š + 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ๐‘š ) ) )
50 48 2 49 4 5 6 dvradcnv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 0 ( + , ( ๐‘š โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ( ( ( ๐‘š + 1 ) ยท ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘š + 1 ) ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ๐‘š ) ) ) ) โˆˆ dom โ‡ )
51 42 50 eqeltrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) โˆˆ dom โ‡ )
52 climdm โŠข ( seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) โˆˆ dom โ‡ โ†” seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) )
53 51 52 sylib โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) )
54 0z โŠข 0 โˆˆ โ„ค
55 neg1z โŠข - 1 โˆˆ โ„ค
56 nnex โŠข โ„• โˆˆ V
57 56 mptex โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„• โ†ฆ ( ( ๐‘› ยท ( ๐ด โ€˜ ๐‘› ) ) ยท ( ๐‘‹ โ†‘ ( ๐‘› โˆ’ 1 ) ) ) ) โˆˆ V
58 3 57 eqeltri โŠข ๐ป โˆˆ V
59 58 seqshft โŠข ( ( 0 โˆˆ โ„ค โˆง - 1 โˆˆ โ„ค ) โ†’ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) = ( seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) shift - 1 ) )
60 54 55 59 mp2an โŠข seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) = ( seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) shift - 1 )
61 60 breq1i โŠข ( seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) โ†” ( seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) shift - 1 ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) )
62 seqex โŠข seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) โˆˆ V
63 climshft โŠข ( ( - 1 โˆˆ โ„ค โˆง seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) โˆˆ V ) โ†’ ( ( seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) shift - 1 ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) โ†” seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) ) )
64 55 62 63 mp2an โŠข ( ( seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) shift - 1 ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) โ†” seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) )
65 61 64 bitri โŠข ( seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) โ†” seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) )
66 fvex โŠข ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) โˆˆ V
67 62 66 breldm โŠข ( seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) โ†’ seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) โˆˆ dom โ‡ )
68 65 67 sylbi โŠข ( seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) โ‡ ( โ‡ โ€˜ seq 0 ( + , ( ๐ป shift - 1 ) ) ) โ†’ seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) โˆˆ dom โ‡ )
69 53 68 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq ( 0 โˆ’ - 1 ) ( + , ๐ป ) โˆˆ dom โ‡ )
70 13 69 eqeltrrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ seq 1 ( + , ๐ป ) โˆˆ dom โ‡ )