Metamath Proof Explorer


Theorem elplyr

Description: Sufficient condition for elementhood in the set of polynomials. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Jul-2014) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014)

Ref Expression
Assertion elplyr ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp1 โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ๐‘† โІ โ„‚ )
2 simp2 โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
3 simp3 โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† )
4 ssun1 โŠข ๐‘† โІ ( ๐‘† โˆช { 0 } )
5 fss โŠข ( ( ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† โˆง ๐‘† โІ ( ๐‘† โˆช { 0 } ) ) โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ ( ๐‘† โˆช { 0 } ) )
6 3 4 5 sylancl โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ ( ๐‘† โˆช { 0 } ) )
7 0cnd โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ 0 โˆˆ โ„‚ )
8 7 snssd โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ { 0 } โІ โ„‚ )
9 1 8 unssd โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โІ โ„‚ )
10 cnex โŠข โ„‚ โˆˆ V
11 ssexg โŠข ( ( ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โІ โ„‚ โˆง โ„‚ โˆˆ V ) โ†’ ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โˆˆ V )
12 9 10 11 sylancl โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โˆˆ V )
13 nn0ex โŠข โ„•0 โˆˆ V
14 elmapg โŠข ( ( ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โˆˆ V โˆง โ„•0 โˆˆ V ) โ†’ ( ๐ด โˆˆ ( ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โ†‘m โ„•0 ) โ†” ๐ด : โ„•0 โŸถ ( ๐‘† โˆช { 0 } ) ) )
15 12 13 14 sylancl โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ( ๐ด โˆˆ ( ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โ†‘m โ„•0 ) โ†” ๐ด : โ„•0 โŸถ ( ๐‘† โˆช { 0 } ) ) )
16 6 15 mpbird โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โ†‘m โ„•0 ) )
17 eqidd โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
18 oveq2 โŠข ( ๐‘› = ๐‘ โ†’ ( 0 ... ๐‘› ) = ( 0 ... ๐‘ ) )
19 18 sumeq1d โŠข ( ๐‘› = ๐‘ โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
20 19 mpteq2dv โŠข ( ๐‘› = ๐‘ โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
21 20 eqeq2d โŠข ( ๐‘› = ๐‘ โ†’ ( ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) โ†” ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) )
22 fveq1 โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) )
23 22 oveq1d โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
24 23 sumeq2sdv โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
25 24 mpteq2dv โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
26 25 eqeq2d โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ( ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) โ†” ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) )
27 21 26 rspc2ev โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด โˆˆ ( ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โ†‘m โ„•0 ) โˆง ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆƒ ๐‘Ž โˆˆ ( ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โ†‘m โ„•0 ) ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
28 2 16 17 27 syl3anc โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆƒ ๐‘Ž โˆˆ ( ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โ†‘m โ„•0 ) ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
29 elply โŠข ( ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†” ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆƒ ๐‘Ž โˆˆ ( ( ๐‘† โˆช { 0 } ) โ†‘m โ„•0 ) ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) )
30 1 28 29 sylanbrc โŠข ( ( ๐‘† โІ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด : โ„•0 โŸถ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) )