Theorem constrsscn 33745

Description: Closure of the constructible points in the complex numbers. (Contributed by Thierry Arnoux, 25-Jun-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
constr0.1	⊢ 𝐶 = rec((𝑠 ∈ V ↦ {𝑥 ∈ ℂ ∣ (∃𝑎 ∈ 𝑠 ∃𝑏 ∈ 𝑠 ∃𝑐 ∈ 𝑠 ∃𝑑 ∈ 𝑠 ∃𝑡 ∈ ℝ ∃𝑟 ∈ ℝ (𝑥 = (𝑎 + (𝑡 · (𝑏 − 𝑎))) ∧ 𝑥 = (𝑐 + (𝑟 · (𝑑 − 𝑐))) ∧ (ℑ‘((∗‘(𝑏 − 𝑎)) · (𝑑 − 𝑐))) ≠ 0) ∨ ∃𝑎 ∈ 𝑠 ∃𝑏 ∈ 𝑠 ∃𝑐 ∈ 𝑠 ∃𝑒 ∈ 𝑠 ∃𝑓 ∈ 𝑠 ∃𝑡 ∈ ℝ (𝑥 = (𝑎 + (𝑡 · (𝑏 − 𝑎))) ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑐)) = (abs‘(𝑒 − 𝑓))) ∨ ∃𝑎 ∈ 𝑠 ∃𝑏 ∈ 𝑠 ∃𝑐 ∈ 𝑠 ∃𝑑 ∈ 𝑠 ∃𝑒 ∈ 𝑠 ∃𝑓 ∈ 𝑠 (𝑎 ≠ 𝑑 ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑎)) = (abs‘(𝑏 − 𝑐)) ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑑)) = (abs‘(𝑒 − 𝑓))))}), {0, 1})
constrsscn.1	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ On)

Assertion

Ref	Expression
constrsscn	⊢ (𝜑 → (𝐶‘𝑁) ⊆ ℂ)

Distinct variable groups:   𝐶,𝑎,𝑠,𝑥   𝐶,𝑏,𝑠,𝑥   𝐶,𝑐,𝑠,𝑥   𝐶,𝑑,𝑠,𝑥   𝐶,𝑒,𝑠,𝑥   𝐶,𝑓,𝑠,𝑥   𝑠,𝑟,𝑥   𝑡,𝑠,𝑥

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑡,𝑒,𝑓,𝑠,𝑟,𝑎,𝑏,𝑐,𝑑)   𝐶(𝑡,𝑟)   𝑁(𝑥,𝑡,𝑒,𝑓,𝑠,𝑟,𝑎,𝑏,𝑐,𝑑)

Proof of Theorem constrsscn

Dummy variables 𝑛 𝑜 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		constrsscn.1	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ On)
2		fveq2 6907	. . . 4 ⊢ (𝑚 = ∅ → (𝐶‘𝑚) = (𝐶‘∅))
3	2	sseq1d 4027	. . 3 ⊢ (𝑚 = ∅ → ((𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ ↔ (𝐶‘∅) ⊆ ℂ))
4		fveq2 6907	. . . 4 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → (𝐶‘𝑚) = (𝐶‘𝑛))
5	4	sseq1d 4027	. . 3 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → ((𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ ↔ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ))
6		fveq2 6907	. . . 4 ⊢ (𝑚 = suc 𝑛 → (𝐶‘𝑚) = (𝐶‘suc 𝑛))
7	6	sseq1d 4027	. . 3 ⊢ (𝑚 = suc 𝑛 → ((𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ ↔ (𝐶‘suc 𝑛) ⊆ ℂ))
8		fveq2 6907	. . . 4 ⊢ (𝑚 = 𝑁 → (𝐶‘𝑚) = (𝐶‘𝑁))
9	8	sseq1d 4027	. . 3 ⊢ (𝑚 = 𝑁 → ((𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ ↔ (𝐶‘𝑁) ⊆ ℂ))
10		constr0.1	. . . . 5 ⊢ 𝐶 = rec((𝑠 ∈ V ↦ {𝑥 ∈ ℂ ∣ (∃𝑎 ∈ 𝑠 ∃𝑏 ∈ 𝑠 ∃𝑐 ∈ 𝑠 ∃𝑑 ∈ 𝑠 ∃𝑡 ∈ ℝ ∃𝑟 ∈ ℝ (𝑥 = (𝑎 + (𝑡 · (𝑏 − 𝑎))) ∧ 𝑥 = (𝑐 + (𝑟 · (𝑑 − 𝑐))) ∧ (ℑ‘((∗‘(𝑏 − 𝑎)) · (𝑑 − 𝑐))) ≠ 0) ∨ ∃𝑎 ∈ 𝑠 ∃𝑏 ∈ 𝑠 ∃𝑐 ∈ 𝑠 ∃𝑒 ∈ 𝑠 ∃𝑓 ∈ 𝑠 ∃𝑡 ∈ ℝ (𝑥 = (𝑎 + (𝑡 · (𝑏 − 𝑎))) ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑐)) = (abs‘(𝑒 − 𝑓))) ∨ ∃𝑎 ∈ 𝑠 ∃𝑏 ∈ 𝑠 ∃𝑐 ∈ 𝑠 ∃𝑑 ∈ 𝑠 ∃𝑒 ∈ 𝑠 ∃𝑓 ∈ 𝑠 (𝑎 ≠ 𝑑 ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑎)) = (abs‘(𝑏 − 𝑐)) ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑑)) = (abs‘(𝑒 − 𝑓))))}), {0, 1})
11	10	constr0 33742	. . . 4 ⊢ (𝐶‘∅) = {0, 1}
12		0cn 11251	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℂ
13		ax-1cn 11211	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℂ
14		prssi 4826	. . . . 5 ⊢ ((0 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → {0, 1} ⊆ ℂ)
15	12, 13, 14	mp2an 692	. . . 4 ⊢ {0, 1} ⊆ ℂ
16	11, 15	eqsstri 4030	. . 3 ⊢ (𝐶‘∅) ⊆ ℂ
17		simpl 482	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑛 ∈ On ∧ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → 𝑛 ∈ On)
18		eqid 2735	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐶‘𝑛) = (𝐶‘𝑛)
19	10, 17, 18	constrsuc 33743	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑛 ∈ On ∧ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → (𝑥 ∈ (𝐶‘suc 𝑛) ↔ (𝑥 ∈ ℂ ∧ (∃𝑎 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑏 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑐 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑑 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑡 ∈ ℝ ∃𝑟 ∈ ℝ (𝑥 = (𝑎 + (𝑡 · (𝑏 − 𝑎))) ∧ 𝑥 = (𝑐 + (𝑟 · (𝑑 − 𝑐))) ∧ (ℑ‘((∗‘(𝑏 − 𝑎)) · (𝑑 − 𝑐))) ≠ 0) ∨ ∃𝑎 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑏 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑐 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑒 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑓 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑡 ∈ ℝ (𝑥 = (𝑎 + (𝑡 · (𝑏 − 𝑎))) ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑐)) = (abs‘(𝑒 − 𝑓))) ∨ ∃𝑎 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑏 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑐 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑑 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑒 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑓 ∈ (𝐶‘𝑛)(𝑎 ≠ 𝑑 ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑎)) = (abs‘(𝑏 − 𝑐)) ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑑)) = (abs‘(𝑒 − 𝑓)))))))
20	19	biimpa 476	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑛 ∈ On ∧ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) ∧ 𝑥 ∈ (𝐶‘suc 𝑛)) → (𝑥 ∈ ℂ ∧ (∃𝑎 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑏 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑐 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑑 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑡 ∈ ℝ ∃𝑟 ∈ ℝ (𝑥 = (𝑎 + (𝑡 · (𝑏 − 𝑎))) ∧ 𝑥 = (𝑐 + (𝑟 · (𝑑 − 𝑐))) ∧ (ℑ‘((∗‘(𝑏 − 𝑎)) · (𝑑 − 𝑐))) ≠ 0) ∨ ∃𝑎 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑏 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑐 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑒 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑓 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑡 ∈ ℝ (𝑥 = (𝑎 + (𝑡 · (𝑏 − 𝑎))) ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑐)) = (abs‘(𝑒 − 𝑓))) ∨ ∃𝑎 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑏 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑐 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑑 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑒 ∈ (𝐶‘𝑛)∃𝑓 ∈ (𝐶‘𝑛)(𝑎 ≠ 𝑑 ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑎)) = (abs‘(𝑏 − 𝑐)) ∧ (abs‘(𝑥 − 𝑑)) = (abs‘(𝑒 − 𝑓))))))
21	20	simpld 494	. . . . . 6 ⊢ (((𝑛 ∈ On ∧ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) ∧ 𝑥 ∈ (𝐶‘suc 𝑛)) → 𝑥 ∈ ℂ)
22	21	ex 412	. . . . 5 ⊢ ((𝑛 ∈ On ∧ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → (𝑥 ∈ (𝐶‘suc 𝑛) → 𝑥 ∈ ℂ))
23	22	ssrdv 4001	. . . 4 ⊢ ((𝑛 ∈ On ∧ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → (𝐶‘suc 𝑛) ⊆ ℂ)
24	23	ex 412	. . 3 ⊢ (𝑛 ∈ On → ((𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ → (𝐶‘suc 𝑛) ⊆ ℂ))
25		vex 3482	. . . . . . 7 ⊢ 𝑚 ∈ V
26	25	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → 𝑚 ∈ V)
27		simpl 482	. . . . . 6 ⊢ ((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → Lim 𝑚)
28	10, 26, 27	constrlim 33744	. . . . 5 ⊢ ((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → (𝐶‘𝑚) = ∪ 𝑜 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑜))
29		fveq2 6907	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑜 → (𝐶‘𝑛) = (𝐶‘𝑜))
30	29	sseq1d 4027	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑜 → ((𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ ↔ (𝐶‘𝑜) ⊆ ℂ))
31		simplr 769	. . . . . . 7 ⊢ (((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) ∧ 𝑜 ∈ 𝑚) → ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ)
32		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ (((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) ∧ 𝑜 ∈ 𝑚) → 𝑜 ∈ 𝑚)
33	30, 31, 32	rspcdva 3623	. . . . . 6 ⊢ (((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) ∧ 𝑜 ∈ 𝑚) → (𝐶‘𝑜) ⊆ ℂ)
34	33	iunssd 5055	. . . . 5 ⊢ ((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → ∪ 𝑜 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑜) ⊆ ℂ)
35	28, 34	eqsstrd 4034	. . . 4 ⊢ ((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → (𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ)
36	35	ex 412	. . 3 ⊢ (Lim 𝑚 → (∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ → (𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ))
37	3, 5, 7, 9, 16, 24, 36	tfinds 7881	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ On → (𝐶‘𝑁) ⊆ ℂ)
38	1, 37	syl 17	1 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘𝑁) ⊆ ℂ)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ w3o 1085   ∧ w3a 1086   = wceq 1537   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2938  ∀wral 3059  ∃wrex 3068  {crab 3433  Vcvv 3478   ⊆ wss 3963  ∅c0 4339  {cpr 4633  ∪ ciun 4996   ↦ cmpt 5231  Oncon0 6386  Lim wlim 6387  suc csuc 6388  ‘cfv 6563  (class class class)co 7431  reccrdg 8448  ℂcc 11151  ℝcr 11152  0cc0 11153  1c1 11154   + caddc 11156   · cmul 11158   − cmin 11490  ∗ccj 15132  ℑcim 15134  abscabs 15270

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5285  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-mulcl 11215  ax-i2m1 11221

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-ral 3060  df-rex 3069  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-ov 7434  df-om 7888  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449

This theorem is referenced by:  constrsslem  33746  constrconj  33750  constrfin  33751  constrelextdg2  33752