Theorem pf1mpf 22671

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 22668	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝑅 ∈ CRing)
3		id 23	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝐹 ∈ 𝑄)
4	3, 1	eleqtrdi 2871	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝐹 ∈ ran (eval1‘𝑅))
5		eqid 2761	. . . . . 6 ⊢ (eval1‘𝑅) = (eval1‘𝑅)
6		eqid 2761	. . . . . 6 ⊢ (Poly1‘𝑅) = (Poly1‘𝑅)
7		eqid 2761	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ↑s 𝐵) = (𝑅 ↑s 𝐵)
8		pf1f.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
9	5, 6, 7, 8	evl1rhm 22651	. . . . 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 2761	. . . . 5 ⊢ (Base‘(Poly1‘𝑅)) = (Base‘(Poly1‘𝑅))
12		eqid 2761	. . . . 5 ⊢ (Base‘(𝑅 ↑s 𝐵)) = (Base‘(𝑅 ↑s 𝐵))
13	11, 12	rhmf 20716	. . . 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 2761	. . . . . . . 8 ⊢ (1o eval 𝑅) = (1o eval 𝑅)
19		eqid 2761	. . . . . . . 8 ⊢ (1o mPoly 𝑅) = (1o mPoly 𝑅)
20	6, 11	ply1bas 22514	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘(Poly1‘𝑅)) = (Base‘(1o mPoly 𝑅))
21	5, 18, 8, 19, 20	evl1val 22648	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((eval1‘𝑅)‘𝑦) = (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))))
22	21	coeq1d 5839	. . . . . 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 6268	. . . . . . 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 8484	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 1o = {∅}
25	8	fvexi 6900	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐵 ∈ V
26		0ex 5261	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ∅ ∈ V
27		eqid 2761	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) = (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))
28	24, 25, 26, 27	mapsncnv 8922	. . . . . . . . . 10 ⊢ ◡(𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) = (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))
29	28	coeq1i 5837	. . . . . . . . 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 8923	. . . . . . . . . 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 2810	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧})) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o)))
34	33	coeq2d 5840	. . . . . . 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 2808	. . . . . 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 2761	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o)) = (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))
37		eqid 2761	. . . . . . . 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 8490	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 1o ∈ On
41	18, 8, 19, 36	evlrhm 22411	. . . . . . . . . . 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 20716	. . . . . . . . . 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 17661	. . . . . . 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 2800	. . . . 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 2872	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ 𝐸)
55	49, 54	eqeltrd 2861	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸)
56		coeq1 5835	. . . . 5 ⊢ (((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))))
57	56	eleq1d 2846	. . . 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 3164	. 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 1570   ∈ wcel 2145  ∃wrex 3087  Vcvv 3451  ∅c0 4279  {csn 4584   ↦ cmpt 5186   I cid 5545   × cxp 5649  ^◡ccnv 5650  ran crn 5652   ↾ cres 5653   ∘ ccom 5655  Oncon0 6363   Fn wfn 6534  ⟶wf 6535  –1-1-onto→wf1o 6538  ‘cfv 6539  (class class class)co 7421  1_oc1o 8470   ↑_m cmap 8848  Basecbs 17388   ↑_s cpws 17618  CRingccrg 20461   RingHom crh 20700   mPoly cmpl 22215   eval cevl 22383  Poly₁cpl1 22496  eval₁ce1 22633

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 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7752  ax-cnex 11257  ax-resscn 11258  ax-1cn 11259  ax-icn 11260  ax-addcl 11261  ax-addrcl 11262  ax-mulcl 11263  ax-mulrcl 11264  ax-mulcom 11265  ax-addass 11266  ax-mulass 11267  ax-distr 11268  ax-i2m1 11269  ax-1ne0 11270  ax-1rid 11271  ax-rnegex 11272  ax-rrecex 11273  ax-cnre 11274  ax-pre-lttri 11275  ax-pre-lttrn 11276  ax-pre-ltadd 11277  ax-pre-mulgt0 11278

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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3915  df-pss 4035  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6305  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6495  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 8179  df-frecs 8300  df-wrecs 8331  df-recs 8380  df-rdg 8419  df-1o 8477  df-2o 8478  df-er 8718  df-map 8850  df-pm 8851  df-ixp 8927  df-en 8975  df-dom 8976  df-sdom 8977  df-fin 8978  df-fsupp 9355  df-sup 9435  df-oi 9505  df-card 10021  df-pnf 11346  df-mnf 11347  df-xr 11348  df-ltxr 11349  df-le 11350  df-sub 11544  df-neg 11545  df-nn 12337  df-2 12406  df-3 12407  df-4 12408  df-5 12409  df-6 12410  df-7 12411  df-8 12412  df-9 12413  df-n0 12608  df-z 12695  df-dec 12816  df-uz 12967  df-fz 13641  df-fzo 13790  df-seq 14146  df-hash 14476  df-struct 17326  df-sets 17343  df-slot 17361  df-ndx 17373  df-base 17389  df-ress 17410  df-plusg 17442  df-mulr 17443  df-sca 17445  df-vsca 17446  df-ip 17447  df-tset 17448  df-ple 17449  df-ds 17451  df-hom 17453  df-cco 17454  df-0g 17613  df-gsum 17614  df-prds 17619  df-pws 17621  df-mre 17757  df-mrc 17758  df-acs 17760  df-mgm 18817  df-sgrp 18909  df-mnd 18925  df-mhm 18979  df-submnd 18980  df-grp 19148  df-minusg 19149  df-sbg 19150  df-mulg 19279  df-subg 19334  df-ghm 19429  df-cntz 19532  df-cmn 19997  df-abl 19998  df-mgp 20362  df-rng 20376  df-ur 20409  df-srg 20414  df-ring 20462  df-cring 20463  df-rhm 20703  df-subrng 20799  df-subrg 20823  df-lmod 21138  df-lss 21208  df-lsp 21248  df-assa 22162  df-asp 22163  df-ascl 22164  df-psr 22218  df-mvr 22219  df-mpl 22220  df-opsr 22222  df-evls 22384  df-evl 22385  df-psr1 22499  df-ply1 22501  df-evl1 22635

This theorem is used by:  pf1ind  22674