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Theorem mplsubrglem

Description: Lemma for mplsubrg . (Contributed by Mario Carneiro, 9-Jan-2015) (Revised by AV, 18-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses mplsubg.s ⊢ S = I mPwSer R
mplsubg.p ⊢ P = I mPoly R
mplsubg.u ⊢ U = Base P
mplsubg.i ⊢ φ → I ∈ W
mpllss.r ⊢ φ → R ∈ Ring
mplsubrglem.d ⊢ D = f ∈ ℕ 0 I | f -1 ℕ ∈ Fin
mplsubrglem.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
mplsubrglem.p ⊢ A = ∘ f ⁡ + supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y
mplsubrglem.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
mplsubrglem.x ⊢ φ → X ∈ U
mplsubrglem.y ⊢ φ → Y ∈ U
Assertion mplsubrglem ⊢ φ → X ⋅ S Y ∈ U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mplsubg.s ⊢ S = I mPwSer R
2 mplsubg.p ⊢ P = I mPoly R
3 mplsubg.u ⊢ U = Base P
4 mplsubg.i ⊢ φ → I ∈ W
5 mpllss.r ⊢ φ → R ∈ Ring
6 mplsubrglem.d ⊢ D = f ∈ ℕ 0 I | f -1 ℕ ∈ Fin
7 mplsubrglem.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
8 mplsubrglem.p ⊢ A = ∘ f ⁡ + supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y
9 mplsubrglem.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
10 mplsubrglem.x ⊢ φ → X ∈ U
11 mplsubrglem.y ⊢ φ → Y ∈ U
12 eqid ⊢ Base S = Base S
13 eqid ⊢ ⋅ S = ⋅ S
14 2 1 3 12 mplbasss ⊢ U ⊆ Base S
15 14 10 sselid ⊢ φ → X ∈ Base S
16 14 11 sselid ⊢ φ → Y ∈ Base S
17 1 12 13 5 15 16 psrmulcl ⊢ φ → X ⋅ S Y ∈ Base S
18 ovexd ⊢ φ → X ⋅ S Y ∈ V
19 1 12 psrelbasfun ⊢ X ⋅ S Y ∈ Base S → Fun ⁡ X ⋅ S Y
20 17 19 syl ⊢ φ → Fun ⁡ X ⋅ S Y
21 7 fvexi ⊢ 0 ˙ ∈ V
22 21 a1i ⊢ φ → 0 ˙ ∈ V
23 df-ima ⊢ ∘ f ⁡ + supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y = ran ⁡ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y
24 8 23 eqtri ⊢ A = ran ⁡ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y
25 2 1 12 7 3 mplelbas ⊢ X ∈ U ↔ X ∈ Base S ∧ finSupp 0 ˙⁡ X
26 25 simprbi ⊢ X ∈ U → finSupp 0 ˙⁡ X
27 10 26 syl ⊢ φ → finSupp 0 ˙⁡ X
28 2 1 12 7 3 mplelbas ⊢ Y ∈ U ↔ Y ∈ Base S ∧ finSupp 0 ˙⁡ Y
29 28 simprbi ⊢ Y ∈ U → finSupp 0 ˙⁡ Y
30 11 29 syl ⊢ φ → finSupp 0 ˙⁡ Y
31 fsuppxpfi ⊢ finSupp 0 ˙⁡ X ∧ finSupp 0 ˙⁡ Y → supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ∈ Fin
32 27 30 31 syl2anc ⊢ φ → supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ∈ Fin
33 ofmres ⊢ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y = f ∈ supp 0 ˙⁡ X , g ∈ supp 0 ˙⁡ Y ⟼ f + f g
34 ovex ⊢ f + f g ∈ V
35 33 34 fnmpoi ⊢ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y Fn supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y
36 dffn4 ⊢ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y Fn supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ↔ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y : supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ⟶ onto ran ⁡ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y
37 35 36 mpbi ⊢ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y : supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ⟶ onto ran ⁡ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y
38 fofi ⊢ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ∈ Fin ∧ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y : supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ⟶ onto ran ⁡ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y → ran ⁡ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ∈ Fin
39 32 37 38 sylancl ⊢ φ → ran ⁡ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ∈ Fin
40 24 39 eqeltrid ⊢ φ → A ∈ Fin
41 eqid ⊢ Base R = Base R
42 1 41 6 12 17 psrelbas ⊢ φ → X ⋅ S Y : D ⟶ Base R
43 15 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → X ∈ Base S
44 16 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → Y ∈ Base S
45 eldifi ⊢ k ∈ D ∖ A → k ∈ D
46 45 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → k ∈ D
47 1 12 9 13 6 43 44 46 psrmulval ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → X ⋅ S Y ⁡ k = ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x · ˙ Y ⁡ k − f x
48 5 ad2antrr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → R ∈ Ring
49 2 41 3 6 11 mplelf ⊢ φ → Y : D ⟶ Base R
50 49 ad2antrr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → Y : D ⟶ Base R
51 ssrab2 ⊢ y ∈ D | y ≤ f k ⊆ D
52 46 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k ∈ D
53 simpr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x ∈ y ∈ D | y ≤ f k
54 eqid ⊢ y ∈ D | y ≤ f k = y ∈ D | y ≤ f k
55 6 54 psrbagconcl ⊢ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k − f x ∈ y ∈ D | y ≤ f k
56 52 53 55 syl2anc ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k − f x ∈ y ∈ D | y ≤ f k
57 51 56 sselid ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k − f x ∈ D
58 50 57 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → Y ⁡ k − f x ∈ Base R
59 41 9 7 ringlz ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ⁡ k − f x ∈ Base R → 0 ˙ · ˙ Y ⁡ k − f x = 0 ˙
60 48 58 59 syl2anc ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → 0 ˙ · ˙ Y ⁡ k − f x = 0 ˙
61 oveq1 ⊢ X ⁡ x = 0 ˙ → X ⁡ x · ˙ Y ⁡ k − f x = 0 ˙ · ˙ Y ⁡ k − f x
62 61 eqeq1d ⊢ X ⁡ x = 0 ˙ → X ⁡ x · ˙ Y ⁡ k − f x = 0 ˙ ↔ 0 ˙ · ˙ Y ⁡ k − f x = 0 ˙
63 60 62 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ⁡ x = 0 ˙ → X ⁡ x · ˙ Y ⁡ k − f x = 0 ˙
64 2 41 3 6 10 mplelf ⊢ φ → X : D ⟶ Base R
65 64 ad2antrr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X : D ⟶ Base R
66 51 53 sselid ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x ∈ D
67 65 66 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ⁡ x ∈ Base R
68 41 9 7 ringrz ⊢ R ∈ Ring ∧ X ⁡ x ∈ Base R → X ⁡ x · ˙ 0 ˙ = 0 ˙
69 48 67 68 syl2anc ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ⁡ x · ˙ 0 ˙ = 0 ˙
70 oveq2 ⊢ Y ⁡ k − f x = 0 ˙ → X ⁡ x · ˙ Y ⁡ k − f x = X ⁡ x · ˙ 0 ˙
71 70 eqeq1d ⊢ Y ⁡ k − f x = 0 ˙ → X ⁡ x · ˙ Y ⁡ k − f x = 0 ˙ ↔ X ⁡ x · ˙ 0 ˙ = 0 ˙
72 69 71 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → Y ⁡ k − f x = 0 ˙ → X ⁡ x · ˙ Y ⁡ k − f x = 0 ˙
73 6 psrbagf ⊢ x ∈ D → x : I ⟶ ℕ 0
74 66 73 syl ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x : I ⟶ ℕ 0
75 74 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ∧ n ∈ I → x ⁡ n ∈ ℕ 0
76 6 psrbagf ⊢ k ∈ D → k : I ⟶ ℕ 0
77 52 76 syl ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k : I ⟶ ℕ 0
78 77 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ∧ n ∈ I → k ⁡ n ∈ ℕ 0
79 nn0cn ⊢ x ⁡ n ∈ ℕ 0 → x ⁡ n ∈ ℂ
80 nn0cn ⊢ k ⁡ n ∈ ℕ 0 → k ⁡ n ∈ ℂ
81 pncan3 ⊢ x ⁡ n ∈ ℂ ∧ k ⁡ n ∈ ℂ → x ⁡ n + k ⁡ n - x ⁡ n = k ⁡ n
82 79 80 81 syl2an ⊢ x ⁡ n ∈ ℕ 0 ∧ k ⁡ n ∈ ℕ 0 → x ⁡ n + k ⁡ n - x ⁡ n = k ⁡ n
83 75 78 82 syl2anc ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ∧ n ∈ I → x ⁡ n + k ⁡ n - x ⁡ n = k ⁡ n
84 83 mpteq2dva ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → n ∈ I ⟼ x ⁡ n + k ⁡ n - x ⁡ n = n ∈ I ⟼ k ⁡ n
85 4 ad2antrr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → I ∈ W
86 ovexd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ∧ n ∈ I → k ⁡ n − x ⁡ n ∈ V
87 74 feqmptd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x = n ∈ I ⟼ x ⁡ n
88 77 feqmptd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k = n ∈ I ⟼ k ⁡ n
89 85 78 75 88 87 offval2 ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k − f x = n ∈ I ⟼ k ⁡ n − x ⁡ n
90 85 75 86 87 89 offval2 ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x + f k − f x = n ∈ I ⟼ x ⁡ n + k ⁡ n - x ⁡ n
91 84 90 88 3eqtr4d ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x + f k − f x = k
92 simplr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k ∈ D ∖ A
93 91 92 eqeltrd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x + f k − f x ∈ D ∖ A
94 93 eldifbd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → ¬ x + f k − f x ∈ A
95 ovres ⊢ x ∈ supp 0 ˙⁡ X ∧ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y → x ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y k − f x = x + f k − f x
96 fnovrn ⊢ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y Fn supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ∧ x ∈ supp 0 ˙⁡ X ∧ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y → x ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y k − f x ∈ ran ⁡ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y
97 96 24 eleqtrrdi ⊢ ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y Fn supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y ∧ x ∈ supp 0 ˙⁡ X ∧ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y → x ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y k − f x ∈ A
98 35 97 mp3an1 ⊢ x ∈ supp 0 ˙⁡ X ∧ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y → x ∘ f ⁡ + ↾ supp 0 ˙⁡ X × supp 0 ˙⁡ Y k − f x ∈ A
99 95 98 eqeltrrd ⊢ x ∈ supp 0 ˙⁡ X ∧ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y → x + f k − f x ∈ A
100 94 99 nsyl ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → ¬ x ∈ supp 0 ˙⁡ X ∧ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y
101 ianor ⊢ ¬ x ∈ supp 0 ˙⁡ X ∧ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y ↔ ¬ x ∈ supp 0 ˙⁡ X ∨ ¬ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y
102 100 101 sylib ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → ¬ x ∈ supp 0 ˙⁡ X ∨ ¬ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y
103 eldif ⊢ x ∈ D ∖ supp 0 ˙⁡ X ↔ x ∈ D ∧ ¬ x ∈ supp 0 ˙⁡ X
104 103 baib ⊢ x ∈ D → x ∈ D ∖ supp 0 ˙⁡ X ↔ ¬ x ∈ supp 0 ˙⁡ X
105 66 104 syl ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x ∈ D ∖ supp 0 ˙⁡ X ↔ ¬ x ∈ supp 0 ˙⁡ X
106 ssidd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X supp 0 ˙ ⊆ X supp 0 ˙
107 ovex ⊢ ℕ 0 I ∈ V
108 6 107 rabex2 ⊢ D ∈ V
109 108 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → D ∈ V
110 21 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → 0 ˙ ∈ V
111 65 106 109 110 suppssr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ∧ x ∈ D ∖ supp 0 ˙⁡ X → X ⁡ x = 0 ˙
112 111 ex ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x ∈ D ∖ supp 0 ˙⁡ X → X ⁡ x = 0 ˙
113 105 112 sylbird ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → ¬ x ∈ supp 0 ˙⁡ X → X ⁡ x = 0 ˙
114 eldif ⊢ k − f x ∈ D ∖ supp 0 ˙⁡ Y ↔ k − f x ∈ D ∧ ¬ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y
115 114 baib ⊢ k − f x ∈ D → k − f x ∈ D ∖ supp 0 ˙⁡ Y ↔ ¬ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y
116 57 115 syl ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k − f x ∈ D ∖ supp 0 ˙⁡ Y ↔ ¬ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y
117 ssidd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → Y supp 0 ˙ ⊆ Y supp 0 ˙
118 50 117 109 110 suppssr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ∧ k − f x ∈ D ∖ supp 0 ˙⁡ Y → Y ⁡ k − f x = 0 ˙
119 118 ex ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k − f x ∈ D ∖ supp 0 ˙⁡ Y → Y ⁡ k − f x = 0 ˙
120 116 119 sylbird ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → ¬ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y → Y ⁡ k − f x = 0 ˙
121 113 120 orim12d ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → ¬ x ∈ supp 0 ˙⁡ X ∨ ¬ k − f x ∈ supp 0 ˙⁡ Y → X ⁡ x = 0 ˙ ∨ Y ⁡ k − f x = 0 ˙
122 102 121 mpd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ⁡ x = 0 ˙ ∨ Y ⁡ k − f x = 0 ˙
123 63 72 122 mpjaod ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ⁡ x · ˙ Y ⁡ k − f x = 0 ˙
124 123 mpteq2dva ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x · ˙ Y ⁡ k − f x = x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ 0 ˙
125 124 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x · ˙ Y ⁡ k − f x = ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k 0 ˙
126 5 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → R ∈ Ring
127 ringmnd ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Mnd
128 126 127 syl ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → R ∈ Mnd
129 6 psrbaglefi ⊢ k ∈ D → y ∈ D | y ≤ f k ∈ Fin
130 46 129 syl ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → y ∈ D | y ≤ f k ∈ Fin
131 7 gsumz ⊢ R ∈ Mnd ∧ y ∈ D | y ≤ f k ∈ Fin → ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k 0 ˙ = 0 ˙
132 128 130 131 syl2anc ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k 0 ˙ = 0 ˙
133 47 125 132 3eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∖ A → X ⋅ S Y ⁡ k = 0 ˙
134 42 133 suppss ⊢ φ → X ⋅ S Y supp 0 ˙ ⊆ A
135 suppssfifsupp ⊢ X ⋅ S Y ∈ V ∧ Fun ⁡ X ⋅ S Y ∧ 0 ˙ ∈ V ∧ A ∈ Fin ∧ X ⋅ S Y supp 0 ˙ ⊆ A → finSupp 0 ˙⁡ X ⋅ S Y
136 18 20 22 40 134 135 syl32anc ⊢ φ → finSupp 0 ˙⁡ X ⋅ S Y
137 2 1 12 7 3 mplelbas ⊢ X ⋅ S Y ∈ U ↔ X ⋅ S Y ∈ Base S ∧ finSupp 0 ˙⁡ X ⋅ S Y
138 17 136 137 sylanbrc ⊢ φ → X ⋅ S Y ∈ U