Metamath Proof Explorer


Theorem dvcof

Description: The chain rule for everywhere-differentiable functions. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Aug-2014) (Revised by Mario Carneiro, 10-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses dvcof.s โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ { โ„ , โ„‚ } )
dvcof.t โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‡ โˆˆ { โ„ , โ„‚ } )
dvcof.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : ๐‘‹ โŸถ โ„‚ )
dvcof.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ : ๐‘Œ โŸถ ๐‘‹ )
dvcof.df โŠข ( ๐œ‘ โ†’ dom ( ๐‘† D ๐น ) = ๐‘‹ )
dvcof.dg โŠข ( ๐œ‘ โ†’ dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) = ๐‘Œ )
Assertion dvcof ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) = ( ( ( ๐‘† D ๐น ) โˆ˜ ๐บ ) โˆ˜f ยท ( ๐‘‡ D ๐บ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvcof.s โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ { โ„ , โ„‚ } )
2 dvcof.t โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‡ โˆˆ { โ„ , โ„‚ } )
3 dvcof.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : ๐‘‹ โŸถ โ„‚ )
4 dvcof.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ : ๐‘Œ โŸถ ๐‘‹ )
5 dvcof.df โŠข ( ๐œ‘ โ†’ dom ( ๐‘† D ๐น ) = ๐‘‹ )
6 dvcof.dg โŠข ( ๐œ‘ โ†’ dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) = ๐‘Œ )
7 3 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐น : ๐‘‹ โŸถ โ„‚ )
8 dvbsss โŠข dom ( ๐‘† D ๐น ) โІ ๐‘†
9 5 8 eqsstrrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โІ ๐‘† )
10 9 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘‹ โІ ๐‘† )
11 4 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐บ : ๐‘Œ โŸถ ๐‘‹ )
12 dvbsss โŠข dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) โІ ๐‘‡
13 6 12 eqsstrrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โІ ๐‘‡ )
14 13 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘Œ โІ ๐‘‡ )
15 1 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘† โˆˆ { โ„ , โ„‚ } )
16 2 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘‡ โˆˆ { โ„ , โ„‚ } )
17 4 ffvelcdmda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐‘‹ )
18 5 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ dom ( ๐‘† D ๐น ) = ๐‘‹ )
19 17 18 eleqtrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) โˆˆ dom ( ๐‘† D ๐น ) )
20 6 eleq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ†” ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) )
21 20 biimpar โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) )
22 7 10 11 14 15 16 19 21 dvco โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ยท ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
23 22 mpteq2dva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ โ†ฆ ( ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ โ†ฆ ( ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ยท ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) )
24 dvfg โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ { โ„ , โ„‚ } โ†’ ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) : dom ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) โŸถ โ„‚ )
25 2 24 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) : dom ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) โŸถ โ„‚ )
26 recnprss โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ { โ„ , โ„‚ } โ†’ ๐‘‡ โІ โ„‚ )
27 2 26 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‡ โІ โ„‚ )
28 fco โŠข ( ( ๐น : ๐‘‹ โŸถ โ„‚ โˆง ๐บ : ๐‘Œ โŸถ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) : ๐‘Œ โŸถ โ„‚ )
29 3 4 28 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) : ๐‘Œ โŸถ โ„‚ )
30 27 29 13 dvbss โŠข ( ๐œ‘ โ†’ dom ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) โІ ๐‘Œ )
31 recnprss โŠข ( ๐‘† โˆˆ { โ„ , โ„‚ } โ†’ ๐‘† โІ โ„‚ )
32 15 31 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘† โІ โ„‚ )
33 16 26 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘‡ โІ โ„‚ )
34 dvfg โŠข ( ๐‘† โˆˆ { โ„ , โ„‚ } โ†’ ( ๐‘† D ๐น ) : dom ( ๐‘† D ๐น ) โŸถ โ„‚ )
35 ffun โŠข ( ( ๐‘† D ๐น ) : dom ( ๐‘† D ๐น ) โŸถ โ„‚ โ†’ Fun ( ๐‘† D ๐น ) )
36 funfvbrb โŠข ( Fun ( ๐‘† D ๐น ) โ†’ ( ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) โˆˆ dom ( ๐‘† D ๐น ) โ†” ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ( ๐‘† D ๐น ) ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) )
37 15 34 35 36 4syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) โˆˆ dom ( ๐‘† D ๐น ) โ†” ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ( ๐‘† D ๐น ) ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) )
38 19 37 mpbid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ( ๐‘† D ๐น ) ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
39 dvfg โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ { โ„ , โ„‚ } โ†’ ( ๐‘‡ D ๐บ ) : dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) โŸถ โ„‚ )
40 ffun โŠข ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) : dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) โŸถ โ„‚ โ†’ Fun ( ๐‘‡ D ๐บ ) )
41 funfvbrb โŠข ( Fun ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ†” ๐‘ฅ ( ๐‘‡ D ๐บ ) ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
42 16 39 40 41 4syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ†” ๐‘ฅ ( ๐‘‡ D ๐บ ) ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
43 21 42 mpbid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘ฅ ( ๐‘‡ D ๐บ ) ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) )
44 eqid โŠข ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld ) = ( TopOpen โ€˜ โ„‚fld )
45 7 10 11 14 32 33 38 43 44 dvcobr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘ฅ ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) ( ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ยท ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
46 reldv โŠข Rel ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) )
47 46 releldmi โŠข ( ๐‘ฅ ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) ( ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ยท ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ dom ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) )
48 45 47 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ dom ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) )
49 30 48 eqelssd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ dom ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) = ๐‘Œ )
50 49 feq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) : dom ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) โŸถ โ„‚ โ†” ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) : ๐‘Œ โŸถ โ„‚ ) )
51 25 50 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) : ๐‘Œ โŸถ โ„‚ )
52 51 feqmptd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ โ†ฆ ( ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
53 2 13 ssexd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ V )
54 fvexd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ V )
55 fvexd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โˆˆ V )
56 4 feqmptd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ โ†ฆ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
57 1 34 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘† D ๐น ) : dom ( ๐‘† D ๐น ) โŸถ โ„‚ )
58 5 feq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘† D ๐น ) : dom ( ๐‘† D ๐น ) โŸถ โ„‚ โ†” ( ๐‘† D ๐น ) : ๐‘‹ โŸถ โ„‚ ) )
59 57 58 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘† D ๐น ) : ๐‘‹ โŸถ โ„‚ )
60 59 feqmptd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘† D ๐น ) = ( ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‹ โ†ฆ ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
61 fveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) โ†’ ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
62 17 56 60 61 fmptco โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘† D ๐น ) โˆ˜ ๐บ ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ โ†ฆ ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) )
63 2 39 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‡ D ๐บ ) : dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) โŸถ โ„‚ )
64 6 feq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) : dom ( ๐‘‡ D ๐บ ) โŸถ โ„‚ โ†” ( ๐‘‡ D ๐บ ) : ๐‘Œ โŸถ โ„‚ ) )
65 63 64 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‡ D ๐บ ) : ๐‘Œ โŸถ โ„‚ )
66 65 feqmptd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‡ D ๐บ ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ โ†ฆ ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
67 53 54 55 62 66 offval2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐‘† D ๐น ) โˆ˜ ๐บ ) โˆ˜f ยท ( ๐‘‡ D ๐บ ) ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘Œ โ†ฆ ( ( ( ๐‘† D ๐น ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ยท ( ( ๐‘‡ D ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) )
68 23 52 67 3eqtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‡ D ( ๐น โˆ˜ ๐บ ) ) = ( ( ( ๐‘† D ๐น ) โˆ˜ ๐บ ) โˆ˜f ยท ( ๐‘‡ D ๐บ ) ) )