Theorem constrsscn 34306

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 6873	. . . 4 ⊢ (𝑚 = ∅ → (𝐶‘𝑚) = (𝐶‘∅))
3	2	sseq1d 3961	. . 3 ⊢ (𝑚 = ∅ → ((𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ ↔ (𝐶‘∅) ⊆ ℂ))
4		fveq2 6873	. . . 4 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → (𝐶‘𝑚) = (𝐶‘𝑛))
5	4	sseq1d 3961	. . 3 ⊢ (𝑚 = 𝑛 → ((𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ ↔ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ))
6		fveq2 6873	. . . 4 ⊢ (𝑚 = suc 𝑛 → (𝐶‘𝑚) = (𝐶‘suc 𝑛))
7	6	sseq1d 3961	. . 3 ⊢ (𝑚 = suc 𝑛 → ((𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ ↔ (𝐶‘suc 𝑛) ⊆ ℂ))
8		fveq2 6873	. . . 4 ⊢ (𝑚 = 𝑁 → (𝐶‘𝑚) = (𝐶‘𝑁))
9	8	sseq1d 3961	. . 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 34303	. . . 4 ⊢ (𝐶‘∅) = {0, 1}
12		0cn 11270	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ ℂ
13		ax-1cn 11230	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℂ
14		prssi 4781	. . . . 5 ⊢ ((0 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → {0, 1} ⊆ ℂ)
15	12, 13, 14	mp2an 705	. . . 4 ⊢ {0, 1} ⊆ ℂ
16	11, 15	eqsstri 3976	. . 3 ⊢ (𝐶‘∅) ⊆ ℂ
17		simpl 488	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑛 ∈ On ∧ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → 𝑛 ∈ On)
18		eqid 2760	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐶‘𝑛) = (𝐶‘𝑛)
19	10, 17, 18	constrsuc 34304	. . . . . . . 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 482	. . . . . . 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 500	. . . . . 6 ⊢ (((𝑛 ∈ On ∧ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) ∧ 𝑥 ∈ (𝐶‘suc 𝑛)) → 𝑥 ∈ ℂ)
22	21	ex 418	. . . . 5 ⊢ ((𝑛 ∈ On ∧ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → (𝑥 ∈ (𝐶‘suc 𝑛) → 𝑥 ∈ ℂ))
23	22	ssrdv 3936	. . . 4 ⊢ ((𝑛 ∈ On ∧ (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → (𝐶‘suc 𝑛) ⊆ ℂ)
24	23	ex 418	. . 3 ⊢ (𝑛 ∈ On → ((𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ → (𝐶‘suc 𝑛) ⊆ ℂ))
25		vex 3454	. . . . . . 7 ⊢ 𝑚 ∈ V
26	25	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → 𝑚 ∈ V)
27		simpl 488	. . . . . 6 ⊢ ((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → Lim 𝑚)
28	10, 26, 27	constrlim 34305	. . . . 5 ⊢ ((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → (𝐶‘𝑚) = ∪ 𝑜 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑜))
29		fveq2 6873	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑜 → (𝐶‘𝑛) = (𝐶‘𝑜))
30	29	sseq1d 3961	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑜 → ((𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ ↔ (𝐶‘𝑜) ⊆ ℂ))
31		simplr 781	. . . . . . 7 ⊢ (((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) ∧ 𝑜 ∈ 𝑚) → ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ)
32		simpr 490	. . . . . . 7 ⊢ (((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) ∧ 𝑜 ∈ 𝑚) → 𝑜 ∈ 𝑚)
33	30, 31, 32	rspcdva 3577	. . . . . 6 ⊢ (((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) ∧ 𝑜 ∈ 𝑚) → (𝐶‘𝑜) ⊆ ℂ)
34	33	iunssd 5008	. . . . 5 ⊢ ((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → ∪ 𝑜 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑜) ⊆ ℂ)
35	28, 34	eqsstrd 3964	. . . 4 ⊢ ((Lim 𝑚 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ) → (𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ)
36	35	ex 418	. . 3 ⊢ (Lim 𝑚 → (∀𝑛 ∈ 𝑚 (𝐶‘𝑛) ⊆ ℂ → (𝐶‘𝑚) ⊆ ℂ))
37	3, 5, 7, 9, 16, 24, 36	tfinds 7854	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ On → (𝐶‘𝑁) ⊆ ℂ)
38	1, 37	syl 18	1 ⊢ (𝜑 → (𝐶‘𝑁) ⊆ ℂ)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∨ w3o 1102   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  {crab 3412  Vcvv 3450   ⊆ wss 3898  ∅c0 4278  {cpr 4585  ∪ ciun 4950   ↦ cmpt 5185  Oncon0 6351  Lim wlim 6352  suc csuc 6353  ‘cfv 6527  (class class class)co 7408  reccrdg 8395  ℂcc 11170  ℝcr 11171  0cc0 11172  1c1 11173   + caddc 11175   · cmul 11177   − cmin 11513  ∗ccj 15231  ℑcim 15233  abscabs 15369

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pr 5390  ax-un 7734  ax-cnex 11228  ax-1cn 11230  ax-icn 11231  ax-addcl 11232  ax-mulcl 11234  ax-i2m1 11240

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6293  df-ord 6354  df-on 6355  df-lim 6356  df-suc 6357  df-iota 6483  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-f1 6532  df-fo 6533  df-f1o 6534  df-fv 6535  df-ov 7411  df-om 7861  df-2nd 7985  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396

This theorem is used by:  constrsslem  34307  constrconj  34311  constrfin  34312  constrelextdg2  34313  constrextdg2lem  34314  constrext2chnlem  34316  constrcn  34326