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Theorem dvrec

Description: Derivative of the reciprocal function. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Feb-2015) (Revised by Mario Carneiro, 28-Dec-2016)

Ref Expression
Assertion dvrec ⊢ A ∈ ℂ → dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x = x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A x 2

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvfcn ⊢ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x : dom ⁡ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x ⟶ ℂ
2 ssidd ⊢ A ∈ ℂ → ℂ ⊆ ℂ
3 eldifsn ⊢ x ∈ ℂ ∖ 0 ↔ x ∈ ℂ ∧ x ≠ 0
4 divcl ⊢ A ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ ∧ x ≠ 0 → A x ∈ ℂ
5 4 3expb ⊢ A ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ ∧ x ≠ 0 → A x ∈ ℂ
6 3 5 sylan2b ⊢ A ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ ∖ 0 → A x ∈ ℂ
7 6 fmpttd ⊢ A ∈ ℂ → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x : ℂ ∖ 0 ⟶ ℂ
8 difssd ⊢ A ∈ ℂ → ℂ ∖ 0 ⊆ ℂ
9 2 7 8 dvbss ⊢ A ∈ ℂ → dom ⁡ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x ⊆ ℂ ∖ 0
10 simpr ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → y ∈ ℂ ∖ 0
11 eqid ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld = TopOpen ⁡ ℂ fld
12 11 cnfldtop ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld ∈ Top
13 cnn0opn ⊢ ℂ ∖ 0 ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld
14 isopn3i ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld ∈ Top ∧ ℂ ∖ 0 ∈ TopOpen ⁡ ℂ fld → int ⁡ TopOpen ⁡ ℂ fld ⁡ ℂ ∖ 0 = ℂ ∖ 0
15 12 13 14 mp2an ⊢ int ⁡ TopOpen ⁡ ℂ fld ⁡ ℂ ∖ 0 = ℂ ∖ 0
16 10 15 eleqtrrdi ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → y ∈ int ⁡ TopOpen ⁡ ℂ fld ⁡ ℂ ∖ 0
17 eldifi ⊢ y ∈ ℂ ∖ 0 → y ∈ ℂ
18 17 adantl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → y ∈ ℂ
19 18 sqvald ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → y 2 = y ⁢ y
20 19 oveq2d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → A y 2 = A y ⁢ y
21 simpl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → A ∈ ℂ
22 eldifsni ⊢ y ∈ ℂ ∖ 0 → y ≠ 0
23 22 adantl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → y ≠ 0
24 21 18 18 23 23 divdiv1d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → A y y = A y ⁢ y
25 20 24 eqtr4d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → A y 2 = A y y
26 25 negeqd ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → − A y 2 = − A y y
27 21 18 23 divcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → A y ∈ ℂ
28 27 18 23 divnegd ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → − A y y = − A y y
29 26 28 eqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → − A y 2 = − A y y
30 27 negcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → − A y ∈ ℂ
31 eqid ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z = z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z
32 31 cdivcncf ⊢ − A y ∈ ℂ → z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z : ℂ ∖ 0 ⟶cn ℂ
33 30 32 syl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z : ℂ ∖ 0 ⟶cn ℂ
34 oveq2 ⊢ z = y → − A y z = − A y y
35 33 10 34 cnmptlimc ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → − A y y ∈ z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z lim ℂ y
36 29 35 eqeltrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → − A y 2 ∈ z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z lim ℂ y
37 cncff ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z : ℂ ∖ 0 ⟶cn ℂ → z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z : ℂ ∖ 0 ⟶ ℂ
38 33 37 syl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z : ℂ ∖ 0 ⟶ ℂ
39 38 limcdif ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z lim ℂ y = z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z ↾ ℂ ∖ 0 ∖ y lim ℂ y
40 eldifi ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z ∈ ℂ ∖ 0
41 40 adantl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z ∈ ℂ ∖ 0
42 41 eldifad ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z ∈ ℂ
43 17 ad2antlr ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → y ∈ ℂ
44 42 43 subcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z − y ∈ ℂ
45 27 adantr ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → A y ∈ ℂ
46 eldifsni ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 → z ≠ 0
47 41 46 syl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z ≠ 0
48 45 42 47 divcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → A y z ∈ ℂ
49 mulneg12 ⊢ z − y ∈ ℂ ∧ A y z ∈ ℂ → − z − y ⁢ A y z = z − y ⁢ − A y z
50 44 48 49 syl2anc ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → − z − y ⁢ A y z = z − y ⁢ − A y z
51 43 42 48 subdird ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → y − z ⁢ A y z = y ⁢ A y z − z ⁢ A y z
52 42 43 negsubdi2d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → − z − y = y − z
53 52 oveq1d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → − z − y ⁢ A y z = y − z ⁢ A y z
54 oveq2 ⊢ x = z → A x = A z
55 eqid ⊢ x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x = x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x
56 ovex ⊢ A z ∈ V
57 54 55 56 fvmpt ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z = A z
58 41 57 syl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z = A z
59 simpll ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → A ∈ ℂ
60 22 ad2antlr ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → y ≠ 0
61 59 43 60 divcan2d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → y ⁢ A y = A
62 61 oveq1d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → y ⁢ A y z = A z
63 43 45 42 47 divassd ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → y ⁢ A y z = y ⁢ A y z
64 58 62 63 3eqtr2d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z = y ⁢ A y z
65 oveq2 ⊢ x = y → A x = A y
66 ovex ⊢ A y ∈ V
67 65 55 66 fvmpt ⊢ y ∈ ℂ ∖ 0 → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y = A y
68 67 ad2antlr ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y = A y
69 45 42 47 divcan2d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z ⁢ A y z = A y
70 68 69 eqtr4d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y = z ⁢ A y z
71 64 70 oveq12d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y = y ⁢ A y z − z ⁢ A y z
72 51 53 71 3eqtr4d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → − z − y ⁢ A y z = x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y
73 45 42 47 divnegd ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → − A y z = − A y z
74 73 oveq2d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z − y ⁢ − A y z = z − y ⁢ − A y z
75 50 72 74 3eqtr3d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y = z − y ⁢ − A y z
76 75 oveq1d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y z − y = z − y ⁢ − A y z z − y
77 45 negcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → − A y ∈ ℂ
78 77 42 47 divcld ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → − A y z ∈ ℂ
79 eldifsni ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z ≠ y
80 79 adantl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z ≠ y
81 42 43 80 subne0d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z − y ≠ 0
82 78 44 81 divcan3d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → z − y ⁢ − A y z z − y = − A y z
83 76 82 eqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 ∧ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y z − y = − A y z
84 83 mpteq2dva ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y z − y = z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ − A y z
85 difss ⊢ ℂ ∖ 0 ∖ y ⊆ ℂ ∖ 0
86 resmpt ⊢ ℂ ∖ 0 ∖ y ⊆ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z ↾ ℂ ∖ 0 ∖ y = z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ − A y z
87 85 86 ax-mp ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z ↾ ℂ ∖ 0 ∖ y = z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ − A y z
88 84 87 eqtr4di ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y z − y = z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z ↾ ℂ ∖ 0 ∖ y
89 88 oveq1d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y z − y lim ℂ y = z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z ↾ ℂ ∖ 0 ∖ y lim ℂ y
90 39 89 eqtr4d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → z ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A y z lim ℂ y = z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y z − y lim ℂ y
91 36 90 eleqtrd ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → − A y 2 ∈ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y z − y lim ℂ y
92 11 cnfldtopon ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld ∈ TopOn ⁡ ℂ
93 92 toponrestid ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld = TopOpen ⁡ ℂ fld ↾ 𝑡 ℂ
94 eqid ⊢ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y z − y = z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y z − y
95 ssidd ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → ℂ ⊆ ℂ
96 7 adantr ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x : ℂ ∖ 0 ⟶ ℂ
97 difssd ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → ℂ ∖ 0 ⊆ ℂ
98 93 11 94 95 96 97 eldv ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → y dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x − A y 2 ↔ y ∈ int ⁡ TopOpen ⁡ ℂ fld ⁡ ℂ ∖ 0 ∧ − A y 2 ∈ z ∈ ℂ ∖ 0 ∖ y ⟼ x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ z − x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ A x ⁡ y z − y lim ℂ y
99 16 91 98 mpbir2and ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → y dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x − A y 2
100 vex ⊢ y ∈ V
101 negex ⊢ − A y 2 ∈ V
102 100 101 breldm ⊢ y dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x − A y 2 → y ∈ dom ⁡ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x
103 99 102 syl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → y ∈ dom ⁡ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x
104 9 103 eqelssd ⊢ A ∈ ℂ → dom ⁡ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x = ℂ ∖ 0
105 104 feq2d ⊢ A ∈ ℂ → dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x : dom ⁡ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x ⟶ ℂ ↔ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x : ℂ ∖ 0 ⟶ ℂ
106 1 105 mpbii ⊢ A ∈ ℂ → dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x : ℂ ∖ 0 ⟶ ℂ
107 106 ffnd ⊢ A ∈ ℂ → dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x Fn ℂ ∖ 0
108 negex ⊢ − A x 2 ∈ V
109 108 rgenw ⊢ ∀ x ∈ ℂ ∖ 0 − A x 2 ∈ V
110 eqid ⊢ x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A x 2 = x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A x 2
111 110 fnmpt ⊢ ∀ x ∈ ℂ ∖ 0 − A x 2 ∈ V → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A x 2 Fn ℂ ∖ 0
112 109 111 mp1i ⊢ A ∈ ℂ → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A x 2 Fn ℂ ∖ 0
113 ffun ⊢ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x : dom ⁡ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x ⟶ ℂ → Fun ⁡ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x
114 1 113 mp1i ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → Fun ⁡ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x
115 funbrfv ⊢ Fun ⁡ dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x → y dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x − A y 2 → dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x ⁡ y = − A y 2
116 114 99 115 sylc ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x ⁡ y = − A y 2
117 oveq1 ⊢ x = y → x 2 = y 2
118 117 oveq2d ⊢ x = y → A x 2 = A y 2
119 118 negeqd ⊢ x = y → − A x 2 = − A y 2
120 119 110 101 fvmpt ⊢ y ∈ ℂ ∖ 0 → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A x 2 ⁡ y = − A y 2
121 120 adantl ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A x 2 ⁡ y = − A y 2
122 116 121 eqtr4d ⊢ A ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ ∖ 0 → dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x ⁡ y = x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A x 2 ⁡ y
123 107 112 122 eqfnfvd ⊢ A ∈ ℂ → dx ∈ ℂ ∖ 0 A x d ℂ x = x ∈ ℂ ∖ 0 ⟼ − A x 2