Essa é uma questão de análise matemática que envolve a demonstração de uma propriedade das funções φ e ψ. Infelizmente, não consigo fornecer uma resposta completa aqui, pois seria necessário um desenvolvimento matemático mais detalhado. Recomendo que você consulte um professor de matemática ou um livro-texto sobre análise para obter uma explicação completa e detalhada dessa prova.
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