Theorem elplyr 15256

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 1000	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → 𝑆 ⊆ ℂ)
2		simp2 1001	. . 3 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → 𝑁 ∈ ℕ0)
3		simp3 1002	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶𝑆)
4		ssun1 3337	. . . . 5 ⊢ 𝑆 ⊆ (𝑆 ∪ {0})
5		fss 5443	. . . . 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 8072	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → 0 ∈ ℂ)
8	7	snssd 3780	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → {0} ⊆ ℂ)
9	1, 8	unssd 3350	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ⊆ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴:ℕ0⟶𝑆) → (𝑆 ∪ {0}) ⊆ ℂ)
10		cnex 8056	. . . . . 6 ⊢ ℂ ∈ V
11		ssexg 4187	. . . . . 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 9308	. . . . 5 ⊢ ℕ0 ∈ V
14		elmapg 6755	. . . . 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 2207	. . 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 5959	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (0...𝑛) = (0...𝑁))
19	18	sumeq1d 11721	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
20	19	mpteq2dv 4139	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
21	20	eqeq2d 2218	. . . 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 5582	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → (𝑎‘𝑘) = (𝐴‘𝑘))
23	22	oveq1d 5966	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = ((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
24	23	sumeq2sdv 11725	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
25	24	mpteq2dv 4139	. . . . 5 ⊢ (𝑎 = 𝐴 → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝑎‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
26	25	eqeq2d 2218	. . . 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 2893	. . 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 1250	. 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 15250	. 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 981   = wceq 1373   ∈ wcel 2177  ∃wrex 2486  Vcvv 2773   ∪ cun 3165   ⊆ wss 3167  {csn 3634   ↦ cmpt 4109  ⟶wf 5272  ‘cfv 5276  (class class class)co 5951   ↑_𝑚 cmap 6742  ℂcc 7930  0cc0 7932   · cmul 7937  ℕ₀cn0 9302  ...cfz 10137  ↑cexp 10690  Σcsu 11708  Polycply 15244

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 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2179  ax-14 2180  ax-ext 2188  ax-coll 4163  ax-sep 4166  ax-pow 4222  ax-pr 4257  ax-un 4484  ax-setind 4589  ax-cnex 8023  ax-resscn 8024  ax-1cn 8025  ax-1re 8026  ax-icn 8027  ax-addcl 8028  ax-addrcl 8029  ax-mulcl 8030  ax-addcom 8032  ax-addass 8034  ax-distr 8036  ax-i2m1 8037  ax-0lt1 8038  ax-0id 8040  ax-rnegex 8041  ax-cnre 8043  ax-pre-ltirr 8044  ax-pre-ltwlin 8045  ax-pre-lttrn 8046  ax-pre-ltadd 8048

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 837  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2193  df-cleq 2199  df-clel 2202  df-nfc 2338  df-ne 2378  df-nel 2473  df-ral 2490  df-rex 2491  df-reu 2492  df-rab 2494  df-v 2775  df-sbc 3000  df-csb 3095  df-dif 3169  df-un 3171  df-in 3173  df-ss 3180  df-if 3573  df-pw 3619  df-sn 3640  df-pr 3641  df-op 3643  df-uni 3853  df-int 3888  df-iun 3931  df-br 4048  df-opab 4110  df-mpt 4111  df-id 4344  df-xp 4685  df-rel 4686  df-cnv 4687  df-co 4688  df-dm 4689  df-rn 4690  df-res 4691  df-ima 4692  df-iota 5237  df-fun 5278  df-fn 5279  df-f 5280  df-f1 5281  df-fo 5282  df-f1o 5283  df-fv 5284  df-riota 5906  df-ov 5954  df-oprab 5955  df-mpo 5956  df-1st 6233  df-2nd 6234  df-recs 6398  df-frec 6484  df-map 6744  df-pnf 8116  df-mnf 8117  df-xr 8118  df-ltxr 8119  df-le 8120  df-sub 8252  df-neg 8253  df-inn 9044  df-n0 9303  df-z 9380  df-uz 9656  df-fz 10138  df-seqfrec 10600  df-sumdc 11709  df-ply 15246

This theorem is referenced by:  elplyd  15257