Theorem pf1mpf 21718

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 21715	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝑅 ∈ CRing)
3		id 22	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝐹 ∈ 𝑄)
4	3, 1	eleqtrdi 2848	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → 𝐹 ∈ ran (eval1‘𝑅))
5		eqid 2736	. . . . . 6 ⊢ (eval1‘𝑅) = (eval1‘𝑅)
6		eqid 2736	. . . . . 6 ⊢ (Poly1‘𝑅) = (Poly1‘𝑅)
7		eqid 2736	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ↑s 𝐵) = (𝑅 ↑s 𝐵)
8		pf1f.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
9	5, 6, 7, 8	evl1rhm 21698	. . . . 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 2736	. . . . 5 ⊢ (Base‘(Poly1‘𝑅)) = (Base‘(Poly1‘𝑅))
12		eqid 2736	. . . . 5 ⊢ (Base‘(𝑅 ↑s 𝐵)) = (Base‘(𝑅 ↑s 𝐵))
13	11, 12	rhmf 20158	. . . 4 ⊢ ((eval1‘𝑅) ∈ ((Poly1‘𝑅) RingHom (𝑅 ↑s 𝐵)) → (eval1‘𝑅):(Base‘(Poly1‘𝑅))⟶(Base‘(𝑅 ↑s 𝐵)))
14		ffn 6668	. . . 4 ⊢ ((eval1‘𝑅):(Base‘(Poly1‘𝑅))⟶(Base‘(𝑅 ↑s 𝐵)) → (eval1‘𝑅) Fn (Base‘(Poly1‘𝑅)))
15		fvelrnb 6903	. . . 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 231	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → ∃𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹)
18		eqid 2736	. . . . . . . 8 ⊢ (1o eval 𝑅) = (1o eval 𝑅)
19		eqid 2736	. . . . . . . 8 ⊢ (1o mPoly 𝑅) = (1o mPoly 𝑅)
20		eqid 2736	. . . . . . . . 9 ⊢ (PwSer1‘𝑅) = (PwSer1‘𝑅)
21	6, 20, 11	ply1bas 21566	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘(Poly1‘𝑅)) = (Base‘(1o mPoly 𝑅))
22	5, 18, 8, 19, 21	evl1val 21695	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((eval1‘𝑅)‘𝑦) = (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))))
23	22	coeq1d 5817	. . . . . 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‘∅))))
24		coass 6217	. . . . . . 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‘∅))))
25		df1o2 8419	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 1o = {∅}
26	8	fvexi 6856	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐵 ∈ V
27		0ex 5264	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ∅ ∈ V
28		eqid 2736	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) = (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))
29	25, 26, 27, 28	mapsncnv 8831	. . . . . . . . . 10 ⊢ ◡(𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) = (𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧}))
30	29	coeq1i 5815	. . . . . . . . 9 ⊢ (◡(𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ((𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧})) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)))
31	25, 26, 27, 28	mapsnf1o2 8832	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)):(𝐵 ↑m 1o)–1-1-onto→𝐵
32		f1ococnv1 6813	. . . . . . . . . 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)))
33	31, 32	mp1i 13	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (◡(𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅)) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o)))
34	30, 33	eqtr3id 2790	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((𝑧 ∈ 𝐵 ↦ (1o × {𝑧})) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o)))
35	34	coeq2d 5818	. . . . . . 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))))
36	24, 35	eqtrid 2788	. . . . . 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))))
37		eqid 2736	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o)) = (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))
38		eqid 2736	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))) = (Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o)))
39		simpl 483	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → 𝑅 ∈ CRing)
40		ovexd 7392	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (𝐵 ↑m 1o) ∈ V)
41		1on 8424	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 1o ∈ On
42	18, 8, 19, 37	evlrhm 21506	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((1o ∈ On ∧ 𝑅 ∈ CRing) → (1o eval 𝑅) ∈ ((1o mPoly 𝑅) RingHom (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
43	41, 42	mpan 688	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (1o eval 𝑅) ∈ ((1o mPoly 𝑅) RingHom (𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
44	21, 38	rhmf 20158	. . . . . . . . . 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))))
45	43, 44	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (1o eval 𝑅):(Base‘(Poly1‘𝑅))⟶(Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
46	45	ffvelcdmda 7035	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ (Base‘(𝑅 ↑s (𝐵 ↑m 1o))))
47	37, 8, 38, 39, 40, 46	pwselbas 17371	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦):(𝐵 ↑m 1o)⟶𝐵)
48		fcoi1 6716	. . . . . . 7 ⊢ (((1o eval 𝑅)‘𝑦):(𝐵 ↑m 1o)⟶𝐵 → (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o))) = ((1o eval 𝑅)‘𝑦))
49	47, 48	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∘ ( I ↾ (𝐵 ↑m 1o))) = ((1o eval 𝑅)‘𝑦))
50	23, 36, 49	3eqtrd 2780	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = ((1o eval 𝑅)‘𝑦))
51	45	ffnd 6669	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (1o eval 𝑅) Fn (Base‘(Poly1‘𝑅)))
52		fnfvelrn 7031	. . . . . . 7 ⊢ (((1o eval 𝑅) Fn (Base‘(Poly1‘𝑅)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ ran (1o eval 𝑅))
53	51, 52	sylan 580	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ ran (1o eval 𝑅))
54		mpfpf1.q	. . . . . 6 ⊢ 𝐸 = ran (1o eval 𝑅)
55	53, 54	eleqtrrdi 2849	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((1o eval 𝑅)‘𝑦) ∈ 𝐸)
56	50, 55	eqeltrd 2838	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸)
57		coeq1 5813	. . . . 5 ⊢ (((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) = (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))))
58	57	eleq1d 2822	. . . 4 ⊢ (((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → ((((eval1‘𝑅)‘𝑦) ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸 ↔ (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸))
59	56, 58	syl5ibcom 244	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → (((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸))
60	59	rexlimdva 3152	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (∃𝑦 ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))((eval1‘𝑅)‘𝑦) = 𝐹 → (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸))
61	2, 17, 60	sylc 65	1 ⊢ (𝐹 ∈ 𝑄 → (𝐹 ∘ (𝑥 ∈ (𝐵 ↑m 1o) ↦ (𝑥‘∅))) ∈ 𝐸)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  ∃wrex 3073  Vcvv 3445  ∅c0 4282  {csn 4586   ↦ cmpt 5188   I cid 5530   × cxp 5631  ^◡ccnv 5632  ran crn 5634   ↾ cres 5635   ∘ ccom 5637  Oncon0 6317   Fn wfn 6491  ⟶wf 6492  –1-1-onto→wf1o 6495  ‘cfv 6496  (class class class)co 7357  1_oc1o 8405   ↑_m cmap 8765  Basecbs 17083   ↑_s cpws 17328  CRingccrg 19965   RingHom crh 20143   mPoly cmpl 21308   eval cevl 21481  PwSer₁cps1 21546  Poly₁cpl1 21548  eval₁ce1 21680

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-tp 4591  df-op 4593  df-uni 4866  df-int 4908  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-se 5589  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-isom 6505  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-of 7617  df-ofr 7618  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8093  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-er 8648  df-map 8767  df-pm 8768  df-ixp 8836  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-fsupp 9306  df-sup 9378  df-oi 9446  df-card 9875  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-nn 12154  df-2 12216  df-3 12217  df-4 12218  df-5 12219  df-6 12220  df-7 12221  df-8 12222  df-9 12223  df-n0 12414  df-z 12500  df-dec 12619  df-uz 12764  df-fz 13425  df-fzo 13568  df-seq 13907  df-hash 14231  df-struct 17019  df-sets 17036  df-slot 17054  df-ndx 17066  df-base 17084  df-ress 17113  df-plusg 17146  df-mulr 17147  df-sca 17149  df-vsca 17150  df-ip 17151  df-tset 17152  df-ple 17153  df-ds 17155  df-hom 17157  df-cco 17158  df-0g 17323  df-gsum 17324  df-prds 17329  df-pws 17331  df-mre 17466  df-mrc 17467  df-acs 17469  df-mgm 18497  df-sgrp 18546  df-mnd 18557  df-mhm 18601  df-submnd 18602  df-grp 18751  df-minusg 18752  df-sbg 18753  df-mulg 18873  df-subg 18925  df-ghm 19006  df-cntz 19097  df-cmn 19564  df-abl 19565  df-mgp 19897  df-ur 19914  df-srg 19918  df-ring 19966  df-cring 19967  df-rnghom 20146  df-subrg 20220  df-lmod 20324  df-lss 20393  df-lsp 20433  df-assa 21259  df-asp 21260  df-ascl 21261  df-psr 21311  df-mvr 21312  df-mpl 21313  df-opsr 21315  df-evls 21482  df-evl 21483  df-psr1 21551  df-ply1 21553  df-evl1 21682

This theorem is referenced by:  pf1ind  21721