Theorem pf1mpf 22676

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 22673	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝑅 ∈ CRing)
3		id 23	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝐹 ∈ 𝑄)
4	3, 1	eleqtrdi 2870	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝐹 ∈ ran (eval1‘𝑅))
5		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (eval1‘𝑅) = (eval1‘𝑅)
6		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (Poly1‘𝑅) = (Poly1‘𝑅)
7		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ↑s 𝐵) = (𝑅 ↑s 𝐵)
8		pf1f.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
9	5, 6, 7, 8	evl1rhm 22656	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (eval1‘𝑅) ∈ ((Poly1‘𝑅) RingHom (𝑅 ↑s 𝐵)))
10	2, 9	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → (eval1‘𝑅) ∈ ((Poly1‘𝑅) RingHom (𝑅 ↑s 𝐵)))
11		eqid 2760	. . . . 5 ⊢ (Base‘(Poly1‘𝑅)) = (Base‘(Poly1‘𝑅))
12		eqid 2760	. . . . 5 ⊢ (Base‘(𝑅 ↑s 𝐵)) = (Base‘(𝑅 ↑s 𝐵))
13	11, 12	rhmf 20721	. . . 4 ⊢ ((eval1‘𝑅) ∈ ((Poly1‘𝑅) RingHom (𝑅 ↑s 𝐵)) → (eval1‘𝑅):(Base‘(Poly1‘𝑅))⟶(Base‘(𝑅 ↑s 𝐵)))
14		ffn 6710	. . . 4 ⊢ ((eval1‘𝑅):(Base‘(Poly1‘𝑅))⟶(Base‘(𝑅 ↑s 𝐵)) → (eval1‘𝑅) Fn (Base‘(Poly1‘𝑅)))
15		fvelrnb 6946	. . . 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 20	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → (𝐹 ∈ ran (eval1‘𝑅) ↔ ∃𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹))
17	4, 16	mpbid 235	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → ∃𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹)
18		eqid 2760	. . . . . . . 8 ⊢ (1o eval 𝑅) = (1o eval 𝑅)
19		eqid 2760	. . . . . . . 8 ⊢ (1o mPoly 𝑅) = (1o mPoly 𝑅)
20	6, 11	ply1bas 22519	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘(Poly1‘𝑅)) = (Base‘(1o mPoly 𝑅))
21	5, 18, 8, 19, 20	evl1val 22653	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((eval1‘𝑅)‘𝑦) = (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))))
22	21	coeq1d 5838	. . . . . 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 6267	. . . . . . 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 8487	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 1o = {∅}
25	8	fvexi 6900	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐵 ∈ V
26		0ex 5260	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ∅ ∈ V
27		eqid 2760	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) = (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))
28	24, 25, 26, 27	mapsncnv 8925	. . . . . . . . . 10 ⊢ ◡(𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) = (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))
29	28	coeq1i 5836	. . . . . . . . 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 8926	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)):(𝐵 ↑m 1o)–1-1-onto→𝐵
31		f1ococnv1 6855	. . . . . . . . . 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 14	. . . . . . . . 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 2809	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧})) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o)))
34	33	coeq2d 5839	. . . . . . 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 2807	. . . . . 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 2760	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o)) = (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))
37		eqid 2760	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))) = (Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o)))
38		simpl 488	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → 𝑅 ∈ CRing)
39		ovexd 7456	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (𝐵 ↑m 1o) ∈ V)
40		1on 8493	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 1o ∈ On
41	18, 8, 19, 36	evlrhm 22416	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((1o ∈ On ∧ 𝑅 ∈ CRing) → (1o eval 𝑅) ∈ ((1o mPoly 𝑅) RingHom (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
42	40, 41	mpan 703	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (1o eval 𝑅) ∈ ((1o mPoly 𝑅) RingHom (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
43	20, 37	rhmf 20721	. . . . . . . . . 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 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (1o eval 𝑅):(Base‘(Poly1‘𝑅))⟶(Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
45	44	ffvelcdmda 7085	. . . . . . . 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 17666	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦):(𝐵 ↑m 1o)⟶𝐵)
47		fcoi1 6757	. . . . . . 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 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o))) = ((1o eval 𝑅)‘𝑦))
49	22, 35, 48	3eqtrd 2799	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ((1o eval 𝑅)‘𝑦))
50	44	ffnd 6711	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (1o eval 𝑅) Fn (Base‘(Poly1‘𝑅)))
51		fnfvelrn 7081	. . . . . . 7 ⊢ (((1o eval 𝑅) Fn (Base‘(Poly1‘𝑅)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ ran (1o eval 𝑅))
52	50, 51	sylan 592	. . . . . 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 2871	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ 𝐸)
55	49, 54	eqeltrd 2860	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸)
56		coeq1 5834	. . . . 5 ⊢ (((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))))
57	56	eleq1d 2845	. . . 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 248	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸))
59	58	rexlimdva 3163	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (∃𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸))
60	2, 17, 59	sylc 66	1 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∃wrex 3086  Vcvv 3450  ∅c0 4278  {csn 4584   ↦ cmpt 5185   I cid 5544   × cxp 5648  ^◡ccnv 5649  ran crn 5651   ↾ cres 5652   ∘ ccom 5654  Oncon0 6362   Fn wfn 6534  ⟶wf 6535  –1-1-onto→wf1o 6538  ‘cfv 6539  (class class class)co 7421  1_oc1o 8473   ↑_m cmap 8851  Basecbs 17393   ↑_s cpws 17623  CRingccrg 20466   RingHom crh 20705   mPoly cmpl 22220   eval cevl 22388  Poly₁cpl1 22501  eval₁ce1 22638

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7752  ax-cnex 11260  ax-resscn 11261  ax-1cn 11262  ax-icn 11263  ax-addcl 11264  ax-addrcl 11265  ax-mulcl 11266  ax-mulrcl 11267  ax-mulcom 11268  ax-addass 11269  ax-mulass 11270  ax-distr 11271  ax-i2m1 11272  ax-1ne0 11273  ax-1rid 11274  ax-rnegex 11275  ax-rrecex 11276  ax-cnre 11277  ax-pre-lttri 11278  ax-pre-lttrn 11279  ax-pre-ltadd 11280  ax-pre-mulgt0 11281

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6541  df-fn 6542  df-f 6543  df-f1 6544  df-fo 6545  df-f1o 6546  df-fv 6547  df-isom 6548  df-riota 7378  df-ov 7424  df-oprab 7425  df-mpo 7426  df-of 7694  df-ofr 7695  df-om 7879  df-1st 8002  df-2nd 8003  df-supp 8181  df-frecs 8303  df-wrecs 8334  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8480  df-2o 8481  df-er 8721  df-map 8853  df-pm 8854  df-ixp 8930  df-en 8978  df-dom 8979  df-sdom 8980  df-fin 8981  df-fsupp 9358  df-sup 9438  df-oi 9508  df-card 10024  df-pnf 11349  df-mnf 11350  df-xr 11351  df-ltxr 11352  df-le 11353  df-sub 11547  df-neg 11548  df-nn 12340  df-2 12409  df-3 12410  df-4 12411  df-5 12412  df-6 12413  df-7 12414  df-8 12415  df-9 12416  df-n0 12611  df-z 12698  df-dec 12819  df-uz 12970  df-fz 13644  df-fzo 13793  df-seq 14149  df-hash 14479  df-struct 17331  df-sets 17348  df-slot 17366  df-ndx 17378  df-base 17394  df-ress 17415  df-plusg 17447  df-mulr 17448  df-sca 17450  df-vsca 17451  df-ip 17452  df-tset 17453  df-ple 17454  df-ds 17456  df-hom 17458  df-cco 17459  df-0g 17618  df-gsum 17619  df-prds 17624  df-pws 17626  df-mre 17762  df-mrc 17763  df-acs 17765  df-mgm 18822  df-sgrp 18914  df-mnd 18930  df-mhm 18984  df-submnd 18985  df-grp 19153  df-minusg 19154  df-sbg 19155  df-mulg 19284  df-subg 19339  df-ghm 19434  df-cntz 19537  df-cmn 20002  df-abl 20003  df-mgp 20367  df-rng 20381  df-ur 20414  df-srg 20419  df-ring 20467  df-cring 20468  df-rhm 20708  df-subrng 20804  df-subrg 20828  df-lmod 21143  df-lss 21213  df-lsp 21253  df-assa 22167  df-asp 22168  df-ascl 22169  df-psr 22223  df-mvr 22224  df-mpl 22225  df-opsr 22227  df-evls 22389  df-evl 22390  df-psr1 22504  df-ply1 22506  df-evl1 22640

This theorem is used by:  pf1ind  22679