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Theorem dvmulbr

Description: The product rule for derivatives at a point. For the (simpler but more limited) function version, see dvmul . (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 dvmulbr φ C F × f G S K G C + L F C

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 1 adantr φ z X Y C F : X
35 inss1 X Y X
36 eldifi z X Y C z X Y
37 36 adantl φ z X Y C z X Y
38 35 37 sselid φ z X Y C z X
39 34 38 ffvelrnd φ z X Y C F z
40 5 1 2 dvbss φ dom F S X
41 reldv Rel F S
42 releldm Rel F S C F S K C dom F S
43 41 8 42 sylancr φ C dom F S
44 40 43 sseldd φ C X
45 1 44 ffvelrnd φ F C
46 45 adantr φ z X Y C F C
47 39 46 subcld φ z X Y C F z F C
48 2 5 sstrd φ X
49 48 adantr φ z X Y C X
50 49 38 sseldd φ z X Y C z
51 48 44 sseldd φ C
52 51 adantr φ z X Y C C
53 50 52 subcld φ z X Y C z C
54 eldifsni z X Y C z C
55 54 adantl φ z X Y C z C
56 50 52 55 subne0d φ z X Y C z C 0
57 47 53 56 divcld φ z X Y C F z F C z C
58 3 adantr φ z X Y C G : Y
59 inss2 X Y Y
60 59 37 sselid φ z X Y C z Y
61 58 60 ffvelrnd φ z X Y C G z
62 57 61 mulcld φ z X Y C F z F C z C G z
63 ssdif X Y Y X Y C Y C
64 59 63 mp1i φ X Y C Y C
65 64 sselda φ z X Y C z Y C
66 4 5 sstrd φ Y
67 5 3 4 dvbss φ dom G S Y
68 reldv Rel G S
69 releldm Rel G S C G S L C dom G S
70 68 9 69 sylancr φ C dom G S
71 67 70 sseldd φ C Y
72 3 66 71 dvlem φ z Y C G z G C z C
73 65 72 syldan φ z X Y C G z G C z C
74 73 46 mulcld φ z X Y C G z G C z C F C
75 ssidd φ
76 txtopon J TopOn J TopOn J × t J TopOn ×
77 21 21 76 mp2an J × t J TopOn ×
78 77 toponrestid J × t J = J × t J 𝑡 ×
79 14 simprd φ K z X C F z F C z C lim C
80 1 48 44 dvlem φ z X C F z F C z C
81 80 fmpttd φ z X C F z F C z C : X C
82 ssdif X Y X X Y C X C
83 35 82 mp1i φ X Y C X C
84 48 ssdifssd φ X C
85 eqid J 𝑡 X C C = J 𝑡 X C C
86 35 2 sstrid φ X Y S
87 86 27 sseqtrd φ X Y J 𝑡 S
88 difssd φ J 𝑡 S X J 𝑡 S
89 87 88 unssd φ X Y J 𝑡 S X J 𝑡 S
90 ssun1 X Y X Y J 𝑡 S X
91 90 a1i φ X Y X Y J 𝑡 S X
92 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
93 25 89 91 92 syl3anc φ int J 𝑡 S X Y int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X
94 93 33 sseldd φ C int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X
95 94 44 elind φ C int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X X
96 35 a1i φ X Y X
97 eqid J 𝑡 S 𝑡 X = J 𝑡 S 𝑡 X
98 30 97 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
99 25 28 96 98 syl3anc φ int J 𝑡 S 𝑡 X X Y = int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X X
100 10 cnfldtop J Top
101 100 a1i φ J Top
102 cnex V
103 ssexg S V S V
104 5 102 103 sylancl φ S V
105 restabs J Top X S S V J 𝑡 S 𝑡 X = J 𝑡 X
106 101 2 104 105 syl3anc φ J 𝑡 S 𝑡 X = J 𝑡 X
107 106 fveq2d φ int J 𝑡 S 𝑡 X = int J 𝑡 X
108 107 fveq1d φ int J 𝑡 S 𝑡 X X Y = int J 𝑡 X X Y
109 99 108 eqtr3d φ int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S X X = int J 𝑡 X X Y
110 95 109 eleqtrd φ C int J 𝑡 X X Y
111 undif1 X C C = X C
112 44 snssd φ C X
113 ssequn2 C X X C = X
114 112 113 sylib φ X C = X
115 111 114 syl5eq φ X C C = X
116 115 oveq2d φ J 𝑡 X C C = J 𝑡 X
117 116 fveq2d φ int J 𝑡 X C C = int J 𝑡 X
118 undif1 X Y C C = X Y C
119 44 71 elind φ C X Y
120 119 snssd φ C X Y
121 ssequn2 C X Y X Y C = X Y
122 120 121 sylib φ X Y C = X Y
123 118 122 syl5eq φ X Y C C = X Y
124 117 123 fveq12d φ int J 𝑡 X C C X Y C C = int J 𝑡 X X Y
125 110 124 eleqtrrd φ C int J 𝑡 X C C X Y C C
126 81 83 84 10 85 125 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
127 83 resmptd φ z X C F z F C z C X Y C = z X Y C F z F C z C
128 127 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
129 126 128 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
130 79 129 eleqtrd φ K z X Y C F z F C z C lim C
131 eqid J 𝑡 Y = J 𝑡 Y
132 131 10 dvcnp2 S G : Y Y S C dom G S G J 𝑡 Y CnP J C
133 5 3 4 70 132 syl31anc φ G J 𝑡 Y CnP J C
134 10 131 cnplimc Y C Y G J 𝑡 Y CnP J C G : Y G C G lim C
135 66 71 134 syl2anc φ G J 𝑡 Y CnP J C G : Y G C G lim C
136 133 135 mpbid φ G : Y G C G lim C
137 136 simprd φ G C G lim C
138 difss X Y C X Y
139 138 59 sstri X Y C Y
140 139 a1i φ X Y C Y
141 eqid J 𝑡 Y C = J 𝑡 Y C
142 difssd φ J 𝑡 S Y J 𝑡 S
143 87 142 unssd φ X Y J 𝑡 S Y J 𝑡 S
144 ssun1 X Y X Y J 𝑡 S Y
145 144 a1i φ X Y X Y J 𝑡 S Y
146 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
147 25 143 145 146 syl3anc φ int J 𝑡 S X Y int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y
148 147 33 sseldd φ C int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y
149 148 71 elind φ C int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y Y
150 59 a1i φ X Y Y
151 eqid J 𝑡 S 𝑡 Y = J 𝑡 S 𝑡 Y
152 30 151 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
153 25 29 150 152 syl3anc φ int J 𝑡 S 𝑡 Y X Y = int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y Y
154 restabs J Top Y S S V J 𝑡 S 𝑡 Y = J 𝑡 Y
155 101 4 104 154 syl3anc φ J 𝑡 S 𝑡 Y = J 𝑡 Y
156 155 fveq2d φ int J 𝑡 S 𝑡 Y = int J 𝑡 Y
157 156 fveq1d φ int J 𝑡 S 𝑡 Y X Y = int J 𝑡 Y X Y
158 153 157 eqtr3d φ int J 𝑡 S X Y J 𝑡 S Y Y = int J 𝑡 Y X Y
159 149 158 eleqtrd φ C int J 𝑡 Y X Y
160 71 snssd φ C Y
161 ssequn2 C Y Y C = Y
162 160 161 sylib φ Y C = Y
163 162 oveq2d φ J 𝑡 Y C = J 𝑡 Y
164 163 fveq2d φ int J 𝑡 Y C = int J 𝑡 Y
165 164 123 fveq12d φ int J 𝑡 Y C X Y C C = int J 𝑡 Y X Y
166 159 165 eleqtrrd φ C int J 𝑡 Y C X Y C C
167 3 140 66 10 141 166 limcres φ G X Y C lim C = G lim C
168 3 140 feqresmpt φ G X Y C = z X Y C G z
169 168 oveq1d φ G X Y C lim C = z X Y C G z lim C
170 167 169 eqtr3d φ G lim C = z X Y C G z lim C
171 137 170 eleqtrd φ G C z X Y C G z lim C
172 10 mulcn × J × t J Cn J
173 5 1 2 dvcl φ C F S K K
174 8 173 mpdan φ K
175 3 71 ffvelrnd φ G C
176 174 175 opelxpd φ K G C ×
177 77 toponunii × = J × t J
178 177 cncnpi × J × t J Cn J K G C × × J × t J CnP J K G C
179 172 176 178 sylancr φ × J × t J CnP J K G C
180 57 61 75 75 10 78 130 171 179 limccnp2 φ K G C z X Y C F z F C z C G z lim C
181 18 simprd φ L z Y C G z G C z C lim C
182 72 fmpttd φ z Y C G z G C z C : Y C
183 66 ssdifssd φ Y C
184 eqid J 𝑡 Y C C = J 𝑡 Y C C
185 undif1 Y C C = Y C
186 185 162 syl5eq φ Y C C = Y
187 186 oveq2d φ J 𝑡 Y C C = J 𝑡 Y
188 187 fveq2d φ int J 𝑡 Y C C = int J 𝑡 Y
189 188 123 fveq12d φ int J 𝑡 Y C C X Y C C = int J 𝑡 Y X Y
190 159 189 eleqtrrd φ C int J 𝑡 Y C C X Y C C
191 182 64 183 10 184 190 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
192 64 resmptd φ z Y C G z G C z C X Y C = z X Y C G z G C z C
193 192 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
194 191 193 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
195 181 194 eleqtrd φ L z X Y C G z G C z C lim C
196 86 5 sstrd φ X Y
197 cncfmptc F C X Y z X Y F C : X Y cn
198 45 196 75 197 syl3anc φ z X Y F C : X Y cn
199 eqidd z = C F C = F C
200 198 119 199 cnmptlimc φ F C z X Y F C lim C
201 45 adantr φ z X Y F C
202 201 fmpttd φ z X Y F C : X Y
203 202 limcdif φ z X Y F C lim C = z X Y F C X Y C lim C
204 resmpt X Y C X Y z X Y F C X Y C = z X Y C F C
205 138 204 mp1i φ z X Y F C X Y C = z X Y C F C
206 205 oveq1d φ z X Y F C X Y C lim C = z X Y C F C lim C
207 203 206 eqtrd φ z X Y F C lim C = z X Y C F C lim C
208 200 207 eleqtrd φ F C z X Y C F C lim C
209 5 3 4 dvcl φ C G S L L
210 9 209 mpdan φ L
211 210 45 opelxpd φ L F C ×
212 177 cncnpi × J × t J Cn J L F C × × J × t J CnP J L F C
213 172 211 212 sylancr φ × J × t J CnP J L F C
214 73 46 75 75 10 78 195 208 213 limccnp2 φ L F C z X Y C G z G C z C F C lim C
215 10 addcn + J × t J Cn J
216 174 175 mulcld φ K G C
217 210 45 mulcld φ L F C
218 216 217 opelxpd φ K G C L F C ×
219 177 cncnpi + J × t J Cn J K G C L F C × + J × t J CnP J K G C L F C
220 215 218 219 sylancr φ + J × t J CnP J K G C L F C
221 62 74 75 75 10 78 180 214 220 limccnp2 φ K G C + L F C z X Y C F z F C z C G z + G z G C z C F C lim C
222 44 adantr φ z X Y C C X
223 34 222 ffvelrnd φ z X Y C F C
224 39 223 subcld φ z X Y C F z F C
225 224 61 mulcld φ z X Y C F z F C G z
226 71 adantr φ z X Y C C Y
227 58 226 ffvelrnd φ z X Y C G C
228 61 227 subcld φ z X Y C G z G C
229 228 223 mulcld φ z X Y C G z G C F C
230 49 222 sseldd φ z X Y C C
231 50 230 subcld φ z X Y C z C
232 225 229 231 56 divdird φ z X Y C F z F C G z + G z G C F C z C = F z F C G z z C + G z G C F C z C
233 39 61 mulcld φ z X Y C F z G z
234 223 61 mulcld φ z X Y C F C G z
235 223 227 mulcld φ z X Y C F C G C
236 233 234 235 npncand φ z X Y C F z G z F C G z + F C G z - F C G C = F z G z F C G C
237 39 223 61 subdird φ z X Y C F z F C G z = F z G z F C G z
238 228 223 mulcomd φ z X Y C G z G C F C = F C G z G C
239 223 61 227 subdid φ z X Y C F C G z G C = F C G z F C G C
240 238 239 eqtrd φ z X Y C G z G C F C = F C G z F C G C
241 237 240 oveq12d φ z X Y C F z F C G z + G z G C F C = F z G z F C G z + F C G z - F C G C
242 1 ffnd φ F Fn X
243 242 adantr φ z X Y C F Fn X
244 3 ffnd φ G Fn Y
245 244 adantr φ z X Y C G Fn Y
246 ssexg X V X V
247 48 102 246 sylancl φ X V
248 247 adantr φ z X Y C X V
249 ssexg Y V Y V
250 66 102 249 sylancl φ Y V
251 250 adantr φ z X Y C Y V
252 eqid X Y = X Y
253 eqidd φ z X Y C z X F z = F z
254 eqidd φ z X Y C z Y G z = G z
255 243 245 248 251 252 253 254 ofval φ z X Y C z X Y F × f G z = F z G z
256 37 255 mpdan φ z X Y C F × f G z = F z G z
257 eqidd φ z X Y C C X F C = F C
258 eqidd φ z X Y C C Y G C = G C
259 243 245 248 251 252 257 258 ofval φ z X Y C C X Y F × f G C = F C G C
260 119 259 mpidan φ z X Y C F × f G C = F C G C
261 256 260 oveq12d φ z X Y C F × f G z F × f G C = F z G z F C G C
262 236 241 261 3eqtr4d φ z X Y C F z F C G z + G z G C F C = F × f G z F × f G C
263 262 oveq1d φ z X Y C F z F C G z + G z G C F C z C = F × f G z F × f G C z C
264 224 61 231 56 div23d φ z X Y C F z F C G z z C = F z F C z C G z
265 228 223 231 56 div23d φ z X Y C G z G C F C z C = G z G C z C F C
266 264 265 oveq12d φ z X Y C F z F C G z z C + G z G C F C z C = F z F C z C G z + G z G C z C F C
267 232 263 266 3eqtr3d φ z X Y C F × f G z F × f G C z C = F z F C z C G z + G z G C z C F C
268 267 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 z G C z C F C
269 268 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 z G C z C F C lim C
270 221 269 eleqtrrd φ K G C + L F C z X Y C F × f G z F × f G C z C lim C
271 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
272 mulcl x y x y
273 272 adantl φ x y x y
274 273 1 3 247 250 252 off φ F × f G : X Y
275 11 10 271 5 274 86 eldv φ C F × f G S K G C + L F C C int J 𝑡 S X Y K G C + L F C z X Y C F × f G z F × f G C z C lim C
276 33 270 275 mpbir2and φ C F × f G S K G C + L F C