Metamath Proof Explorer


Theorem opsrle

Description: An alternative expression for the set of polynomials, as the smallest subalgebra of the set of power series that contains all the variable generators. (Contributed by Mario Carneiro, 8-Feb-2015) (Revised by Mario Carneiro, 2-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses opsrle.s ⊢ S = I mPwSer R
opsrle.o ⊢ O = I ordPwSer R ⁡ T
opsrle.b ⊢ B = Base S
opsrle.q ⊢ < ˙ = < R
opsrle.c ⊢ C = T < bag I
opsrle.d ⊢ D = h ∈ ℕ 0 I | h -1 ℕ ∈ Fin
opsrle.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ O
opsrle.t ⊢ φ → T ⊆ I × I
Assertion opsrle ⊢ φ → ≤ ˙ = x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 opsrle.s ⊢ S = I mPwSer R
2 opsrle.o ⊢ O = I ordPwSer R ⁡ T
3 opsrle.b ⊢ B = Base S
4 opsrle.q ⊢ < ˙ = < R
5 opsrle.c ⊢ C = T < bag I
6 opsrle.d ⊢ D = h ∈ ℕ 0 I | h -1 ℕ ∈ Fin
7 opsrle.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ O
8 opsrle.t ⊢ φ → T ⊆ I × I
9 eqid ⊢ x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y = x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y
10 simprl ⊢ φ ∧ I ∈ V ∧ R ∈ V → I ∈ V
11 simprr ⊢ φ ∧ I ∈ V ∧ R ∈ V → R ∈ V
12 8 adantr ⊢ φ ∧ I ∈ V ∧ R ∈ V → T ⊆ I × I
13 1 2 3 4 5 6 9 10 11 12 opsrval ⊢ φ ∧ I ∈ V ∧ R ∈ V → O = S sSet ≤ ndx x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y
14 13 fveq2d ⊢ φ ∧ I ∈ V ∧ R ∈ V → ≤ O = ≤ S sSet ≤ ndx x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y
15 1 ovexi ⊢ S ∈ V
16 3 fvexi ⊢ B ∈ V
17 16 16 xpex ⊢ B × B ∈ V
18 vex ⊢ x ∈ V
19 vex ⊢ y ∈ V
20 18 19 prss ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B ↔ x y ⊆ B
21 20 anbi1i ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y ↔ x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y
22 21 opabbii ⊢ x y | x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y = x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y
23 opabssxp ⊢ x y | x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y ⊆ B × B
24 22 23 eqsstrri ⊢ x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y ⊆ B × B
25 17 24 ssexi ⊢ x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y ∈ V
26 pleid ⊢ le = Slot ≤ ndx
27 26 setsid ⊢ S ∈ V ∧ x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y ∈ V → x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y = ≤ S sSet ≤ ndx x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y
28 15 25 27 mp2an ⊢ x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y = ≤ S sSet ≤ ndx x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y
29 14 7 28 3eqtr4g ⊢ φ ∧ I ∈ V ∧ R ∈ V → ≤ ˙ = x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y
30 reldmopsr ⊢ Rel ⁡ dom ⁡ ordPwSer
31 30 ovprc ⊢ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → I ordPwSer R = ∅
32 31 adantl ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → I ordPwSer R = ∅
33 32 fveq1d ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → I ordPwSer R ⁡ T = ∅ ⁡ T
34 2 33 eqtrid ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → O = ∅ ⁡ T
35 0fv ⊢ ∅ ⁡ T = ∅
36 34 35 eqtrdi ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → O = ∅
37 36 fveq2d ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → ≤ O = ≤ ∅
38 26 str0 ⊢ ∅ = ≤ ∅
39 37 7 38 3eqtr4g ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → ≤ ˙ = ∅
40 reldmpsr ⊢ Rel ⁡ dom ⁡ mPwSer
41 40 ovprc ⊢ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → I mPwSer R = ∅
42 41 adantl ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → I mPwSer R = ∅
43 1 42 eqtrid ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → S = ∅
44 43 fveq2d ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → Base S = Base ∅
45 base0 ⊢ ∅ = Base ∅
46 44 3 45 3eqtr4g ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → B = ∅
47 46 xpeq2d ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → B × B = B × ∅
48 xp0 ⊢ B × ∅ = ∅
49 47 48 eqtrdi ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → B × B = ∅
50 sseq0 ⊢ x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y ⊆ B × B ∧ B × B = ∅ → x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y = ∅
51 24 49 50 sylancr ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y = ∅
52 39 51 eqtr4d ⊢ φ ∧ ¬ I ∈ V ∧ R ∈ V → ≤ ˙ = x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y
53 29 52 pm2.61dan ⊢ φ → ≤ ˙ = x y | x y ⊆ B ∧ ∃ z ∈ D x ⁡ z < ˙ y ⁡ z ∧ ∀ w ∈ D w C z → x ⁡ w = y ⁡ w ∨ x = y