φ(h) := [f(g(a+h))-f(g(a))]/[g(a+h)-g(a)] if g(a+h)-g(a) ≠ 0
φ(h) := f'(g(a)) if g(a+h)-g(a) = 0

↑このトリックを使わずに証明できないですかね?
多分、無理だと思いますが。

もし可能だとすると、妙なトリックを使わずに、合成関数の微分の定理が証明できますよね。