Theorem pf1mpf 22372

Description: Convert a univariate polynomial function to multivariate. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Jun-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
pf1rcl.q	⊢ 𝑄 = ran (eval1‘𝑅)
pf1f.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
mpfpf1.q	⊢ 𝐸 = ran (1o eval 𝑅)

Assertion

Ref	Expression
pf1mpf	⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑥,𝐹   𝑥,𝑄   𝑥,𝑅

Allowed substitution hint:   𝐸(𝑥)

Proof of Theorem pf1mpf

Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pf1rcl.q	. . 3 ⊢ 𝑄 = ran (eval1‘𝑅)
2	1	pf1rcl 22369	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝑅 ∈ CRing)
3		id 22	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝐹 ∈ 𝑄)
4	3, 1	eleqtrdi 2849	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝐹 ∈ ran (eval1‘𝑅))
5		eqid 2735	. . . . . 6 ⊢ (eval1‘𝑅) = (eval1‘𝑅)
6		eqid 2735	. . . . . 6 ⊢ (Poly1‘𝑅) = (Poly1‘𝑅)
7		eqid 2735	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ↑s 𝐵) = (𝑅 ↑s 𝐵)
8		pf1f.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
9	5, 6, 7, 8	evl1rhm 22352	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (eval1‘𝑅) ∈ ((Poly1‘𝑅) RingHom (𝑅 ↑s 𝐵)))
10	2, 9	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → (eval1‘𝑅) ∈ ((Poly1‘𝑅) RingHom (𝑅 ↑s 𝐵)))
11		eqid 2735	. . . . 5 ⊢ (Base‘(Poly1‘𝑅)) = (Base‘(Poly1‘𝑅))
12		eqid 2735	. . . . 5 ⊢ (Base‘(𝑅 ↑s 𝐵)) = (Base‘(𝑅 ↑s 𝐵))
13	11, 12	rhmf 20502	. . . 4 ⊢ ((eval1‘𝑅) ∈ ((Poly1‘𝑅) RingHom (𝑅 ↑s 𝐵)) → (eval1‘𝑅):(Base‘(Poly1‘𝑅))⟶(Base‘(𝑅 ↑s 𝐵)))
14		ffn 6737	. . . 4 ⊢ ((eval1‘𝑅):(Base‘(Poly1‘𝑅))⟶(Base‘(𝑅 ↑s 𝐵)) → (eval1‘𝑅) Fn (Base‘(Poly1‘𝑅)))
15		fvelrnb 6969	. . . 4 ⊢ ((eval1‘𝑅) Fn (Base‘(Poly1‘𝑅)) → (𝐹 ∈ ran (eval1‘𝑅) ↔ ∃𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹))
16	10, 13, 14, 15	4syl 19	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → (𝐹 ∈ ran (eval1‘𝑅) ↔ ∃𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹))
17	4, 16	mpbid 232	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → ∃𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹)
18		eqid 2735	. . . . . . . 8 ⊢ (1o eval 𝑅) = (1o eval 𝑅)
19		eqid 2735	. . . . . . . 8 ⊢ (1o mPoly 𝑅) = (1o mPoly 𝑅)
20	6, 11	ply1bas 22212	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘(Poly1‘𝑅)) = (Base‘(1o mPoly 𝑅))
21	5, 18, 8, 19, 20	evl1val 22349	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((eval1‘𝑅)‘𝑦) = (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))))
22	21	coeq1d 5875	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ((((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))))
23		coass 6287	. . . . . . 7 ⊢ ((((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ ((𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧})) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))))
24		df1o2 8512	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 1o = {∅}
25	8	fvexi 6921	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐵 ∈ V
26		0ex 5313	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ∅ ∈ V
27		eqid 2735	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) = (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))
28	24, 25, 26, 27	mapsncnv 8932	. . . . . . . . . 10 ⊢ ◡(𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) = (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))
29	28	coeq1i 5873	. . . . . . . . 9 ⊢ (◡(𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ((𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧})) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)))
30	24, 25, 26, 27	mapsnf1o2 8933	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)):(𝐵 ↑m 1o)–1-1-onto→𝐵
31		f1ococnv1 6878	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)):(𝐵 ↑m 1o)–1-1-onto→𝐵 → (◡(𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o)))
32	30, 31	mp1i 13	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (◡(𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o)))
33	29, 32	eqtr3id 2789	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧})) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o)))
34	33	coeq2d 5876	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ ((𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧})) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)))) = (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o))))
35	23, 34	eqtrid 2787	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o))))
36		eqid 2735	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o)) = (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))
37		eqid 2735	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))) = (Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o)))
38		simpl 482	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → 𝑅 ∈ CRing)
39		ovexd 7466	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (𝐵 ↑m 1o) ∈ V)
40		1on 8517	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 1o ∈ On
41	18, 8, 19, 36	evlrhm 22138	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((1o ∈ On ∧ 𝑅 ∈ CRing) → (1o eval 𝑅) ∈ ((1o mPoly 𝑅) RingHom (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
42	40, 41	mpan 690	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (1o eval 𝑅) ∈ ((1o mPoly 𝑅) RingHom (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
43	20, 37	rhmf 20502	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((1o eval 𝑅) ∈ ((1o mPoly 𝑅) RingHom (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))) → (1o eval 𝑅):(Base‘(Poly1‘𝑅))⟶(Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
44	42, 43	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (1o eval 𝑅):(Base‘(Poly1‘𝑅))⟶(Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
45	44	ffvelcdmda 7104	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ (Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
46	36, 8, 37, 38, 39, 45	pwselbas 17536	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦):(𝐵 ↑m 1o)⟶𝐵)
47		fcoi1 6783	. . . . . . 7 ⊢ (((1o eval 𝑅)‘𝑦):(𝐵 ↑m 1o)⟶𝐵 → (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o))) = ((1o eval 𝑅)‘𝑦))
48	46, 47	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o))) = ((1o eval 𝑅)‘𝑦))
49	22, 35, 48	3eqtrd 2779	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ((1o eval 𝑅)‘𝑦))
50	44	ffnd 6738	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (1o eval 𝑅) Fn (Base‘(Poly1‘𝑅)))
51		fnfvelrn 7100	. . . . . . 7 ⊢ (((1o eval 𝑅) Fn (Base‘(Poly1‘𝑅)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ ran (1o eval 𝑅))
52	50, 51	sylan 580	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ ran (1o eval 𝑅))
53		mpfpf1.q	. . . . . 6 ⊢ 𝐸 = ran (1o eval 𝑅)
54	52, 53	eleqtrrdi 2850	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ 𝐸)
55	49, 54	eqeltrd 2839	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸)
56		coeq1 5871	. . . . 5 ⊢ (((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))))
57	56	eleq1d 2824	. . . 4 ⊢ (((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → ((((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸 ↔ (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸))
58	55, 57	syl5ibcom 245	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸))
59	58	rexlimdva 3153	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (∃𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸))
60	2, 17, 59	sylc 65	1 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1537   ∈ wcel 2106  ∃wrex 3068  Vcvv 3478  ∅c0 4339  {csn 4631   ↦ cmpt 5231   I cid 5582   × cxp 5687  ^◡ccnv 5688  ran crn 5690   ↾ cres 5691   ∘ ccom 5693  Oncon0 6386   Fn wfn 6558  ⟶wf 6559  –1-1-onto→wf1o 6562  ‘cfv 6563  (class class class)co 7431  1_oc1o 8498   ↑_m cmap 8865  Basecbs 17245   ↑_s cpws 17493  CRingccrg 20252   RingHom crh 20486   mPoly cmpl 21944   eval cevl 22115  Poly₁cpl1 22194  eval₁ce1 22334

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-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230

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-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  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-tp 4636  df-op 4638  df-uni 4913  df-int 4952  df-iun 4998  df-iin 4999  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-se 5642  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-isom 6572  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-of 7697  df-ofr 7698  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-supp 8185  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8505  df-2o 8506  df-er 8744  df-map 8867  df-pm 8868  df-ixp 8937  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-fsupp 9400  df-sup 9480  df-oi 9548  df-card 9977  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-5 12330  df-6 12331  df-7 12332  df-8 12333  df-9 12334  df-n0 12525  df-z 12612  df-dec 12732  df-uz 12877  df-fz 13545  df-fzo 13692  df-seq 14040  df-hash 14367  df-struct 17181  df-sets 17198  df-slot 17216  df-ndx 17228  df-base 17246  df-ress 17275  df-plusg 17311  df-mulr 17312  df-sca 17314  df-vsca 17315  df-ip 17316  df-tset 17317  df-ple 17318  df-ds 17320  df-hom 17322  df-cco 17323  df-0g 17488  df-gsum 17489  df-prds 17494  df-pws 17496  df-mre 17631  df-mrc 17632  df-acs 17634  df-mgm 18666  df-sgrp 18745  df-mnd 18761  df-mhm 18809  df-submnd 18810  df-grp 18967  df-minusg 18968  df-sbg 18969  df-mulg 19099  df-subg 19154  df-ghm 19244  df-cntz 19348  df-cmn 19815  df-abl 19816  df-mgp 20153  df-rng 20171  df-ur 20200  df-srg 20205  df-ring 20253  df-cring 20254  df-rhm 20489  df-subrng 20563  df-subrg 20587  df-lmod 20877  df-lss 20948  df-lsp 20988  df-assa 21891  df-asp 21892  df-ascl 21893  df-psr 21947  df-mvr 21948  df-mpl 21949  df-opsr 21951  df-evls 22116  df-evl 22117  df-psr1 22197  df-ply1 22199  df-evl1 22336

This theorem is referenced by:  pf1ind  22375