Theorem elplyr 14886

Description: Sufficient condition for elementhood in the set of polynomials. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jul-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014.)

Assertion

Ref	Expression
elplyr	⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) ∈ (Poly‘𝑆))

Distinct variable groups:   𝑧,𝑘,𝑆   𝐴,𝑘,𝑧   𝑘,𝑁,𝑧

Proof of Theorem elplyr

Dummy variables 𝑎 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp1 999	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → 𝑆 ⊆ ℂ)
2		simp2 1000	. . 3 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → 𝑁 ∈ ℕ0)
3		simp3 1001	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶𝑆)
4		ssun1 3322	. . . . 5 ⊢ 𝑆 ⊆ (𝑆 ∪ {0})
5		fss 5415	. . . . 5 ⊢ ((𝐴:ℕ0⟶𝑆 ∧ 𝑆 ⊆ (𝑆 ∪ {0})) → 𝐴:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0}))
6	3, 4, 5	sylancl 413	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0}))
7		0cnd 8012	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → 0 ∈ ℂ)
8	7	snssd 3763	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → {0} ⊆ ℂ)
9	1, 8	unssd 3335	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → (𝑆 ∪ {0}) ⊆ ℂ)
10		cnex 7996	. . . . . 6 ⊢ ℂ ∈ V
11		ssexg 4168	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆 ∪ {0}) ⊆ ℂ ∧ ℂ ∈ V) → (𝑆 ∪ {0}) ∈ V)
12	9, 10, 11	sylancl 413	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → (𝑆 ∪ {0}) ∈ V)
13		nn0ex 9246	. . . . 5 ⊢ ℕ0 ∈ V
14		elmapg 6715	. . . . 5 ⊢ (((𝑆 ∪ {0}) ∈ V ∧ ℕ0 ∈ V) → (𝐴 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0) ↔ 𝐴:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0})))
15	12, 13, 14	sylancl 413	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → (𝐴 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0) ↔ 𝐴:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0})))
16	6, 15	mpbird 167	. . 3 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → 𝐴 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0))
17		eqidd 2194	. . 3 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
18		oveq2 5926	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (0...𝑛) = (0...𝑁))
19	18	sumeq1d 11509	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
20	19	mpteq2dv 4120	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
21	20	eqeq2d 2205	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) ↔ (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))))
22		fveq1 5553	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → (𝑎‘𝑘) = (𝐴‘𝑘))
23	22	oveq1d 5933	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = ((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
24	23	sumeq2sdv 11513	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
25	24	mpteq2dv 4120	. . . . 5 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
26	25	eqeq2d 2205	. . . 4 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → ((𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) ↔ (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))))
27	21, 26	rspc2ev 2879	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0) ∧ (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 ∃𝑎 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0)(𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
28	2, 16, 17, 27	syl3anc 1249	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 ∃𝑎 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0)(𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
29		elply 14880	. 2 ⊢ ((𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) ∈ (Poly‘𝑆) ↔ (𝑆 ⊆ ℂ ∧ ∃𝑛 ∈ ℕ0 ∃𝑎 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0)(𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))))
30	1, 28, 29	sylanbrc 417	1 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) ∈ (Poly‘𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 105   ∧ w3a 980   = wceq 1364   ∈ wcel 2164  ∃wrex 2473  Vcvv 2760   ∪ cun 3151   ⊆ wss 3153  {csn 3618   ↦ cmpt 4090  ⟶wf 5250  ‘cfv 5254  (class class class)co 5918   ↑_𝑚 cmap 6702  ℂcc 7870  0cc0 7872   · cmul 7877  ℕ₀cn0 9240  ...cfz 10074  ↑cexp 10609  Σcsu 11496  Polycply 14874

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4144  ax-sep 4147  ax-pow 4203  ax-pr 4238  ax-un 4464  ax-setind 4569  ax-cnex 7963  ax-resscn 7964  ax-1cn 7965  ax-1re 7966  ax-icn 7967  ax-addcl 7968  ax-addrcl 7969  ax-mulcl 7970  ax-addcom 7972  ax-addass 7974  ax-distr 7976  ax-i2m1 7977  ax-0lt1 7978  ax-0id 7980  ax-rnegex 7981  ax-cnre 7983  ax-pre-ltirr 7984  ax-pre-ltwlin 7985  ax-pre-lttrn 7986  ax-pre-ltadd 7988

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2986  df-csb 3081  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-if 3558  df-pw 3603  df-sn 3624  df-pr 3625  df-op 3627  df-uni 3836  df-int 3871  df-iun 3914  df-br 4030  df-opab 4091  df-mpt 4092  df-id 4324  df-xp 4665  df-rel 4666  df-cnv 4667  df-co 4668  df-dm 4669  df-rn 4670  df-res 4671  df-ima 4672  df-iota 5215  df-fun 5256  df-fn 5257  df-f 5258  df-f1 5259  df-fo 5260  df-f1o 5261  df-fv 5262  df-riota 5873  df-ov 5921  df-oprab 5922  df-mpo 5923  df-1st 6193  df-2nd 6194  df-recs 6358  df-frec 6444  df-map 6704  df-pnf 8056  df-mnf 8057  df-xr 8058  df-ltxr 8059  df-le 8060  df-sub 8192  df-neg 8193  df-inn 8983  df-n0 9241  df-z 9318  df-uz 9593  df-fz 10075  df-seqfrec 10519  df-sumdc 11497  df-ply 14876

This theorem is referenced by:  elplyd  14887