Metamath Proof Explorer


Theorem fmulcl

Description: If ' Y ' is closed under the multiplication of two functions, then Y is closed under the multiplication ( ' X ' ) of a finite number of functions. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017)

Ref Expression
Hypotheses fmulcl.1 โŠข ๐‘ƒ = ( ๐‘“ โˆˆ ๐‘Œ , ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ โ†ฆ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
fmulcl.2 โŠข ๐‘‹ = ( seq 1 ( ๐‘ƒ , ๐‘ˆ ) โ€˜ ๐‘ )
fmulcl.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) )
fmulcl.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ : ( 1 ... ๐‘€ ) โŸถ ๐‘Œ )
fmulcl.6 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ )
fmulcl.7 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‡ โˆˆ V )
Assertion fmulcl ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Œ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fmulcl.1 โŠข ๐‘ƒ = ( ๐‘“ โˆˆ ๐‘Œ , ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ โ†ฆ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
2 fmulcl.2 โŠข ๐‘‹ = ( seq 1 ( ๐‘ƒ , ๐‘ˆ ) โ€˜ ๐‘ )
3 fmulcl.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) )
4 fmulcl.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ : ( 1 ... ๐‘€ ) โŸถ ๐‘Œ )
5 fmulcl.6 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ )
6 fmulcl.7 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‡ โˆˆ V )
7 elfzuz โŠข ( ๐‘ โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
8 3 7 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) )
9 elfzuz3 โŠข ( ๐‘ โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) โ†’ ๐‘€ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) )
10 fzss2 โŠข ( ๐‘€ โˆˆ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ๐‘ ) โ†’ ( 1 ... ๐‘ ) โІ ( 1 ... ๐‘€ ) )
11 3 9 10 3syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 ... ๐‘ ) โІ ( 1 ... ๐‘€ ) )
12 11 sselda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) ) โ†’ โ„Ž โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) )
13 4 ffvelcdmda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ( 1 ... ๐‘€ ) ) โ†’ ( ๐‘ˆ โ€˜ โ„Ž ) โˆˆ ๐‘Œ )
14 12 13 syldan โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ( 1 ... ๐‘ ) ) โ†’ ( ๐‘ˆ โ€˜ โ„Ž ) โˆˆ ๐‘Œ )
15 simprl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) ) โ†’ โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ )
16 simprr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) ) โ†’ ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ )
17 6 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) ) โ†’ ๐‘‡ โˆˆ V )
18 mptexg โŠข ( ๐‘‡ โˆˆ V โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ V )
19 17 18 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ V )
20 fveq1 โŠข ( ๐‘“ = โ„Ž โ†’ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) = ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) )
21 fveq1 โŠข ( ๐‘” = ๐‘™ โ†’ ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) = ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) )
22 20 21 oveqan12d โŠข ( ( ๐‘“ = โ„Ž โˆง ๐‘” = ๐‘™ ) โ†’ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) = ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) )
23 22 mpteq2dv โŠข ( ( ๐‘“ = โ„Ž โˆง ๐‘” = ๐‘™ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) = ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
24 23 1 ovmpoga โŠข ( ( โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ โˆง ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ V ) โ†’ ( โ„Ž ๐‘ƒ ๐‘™ ) = ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
25 15 16 19 24 syl3anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) ) โ†’ ( โ„Ž ๐‘ƒ ๐‘™ ) = ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
26 3simpc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) )
27 eleq1w โŠข ( ๐‘“ = โ„Ž โ†’ ( ๐‘“ โˆˆ ๐‘Œ โ†” โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ ) )
28 27 3anbi2d โŠข ( ๐‘“ = โ„Ž โ†’ ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ ) โ†” ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ ) ) )
29 20 oveq1d โŠข ( ๐‘“ = โ„Ž โ†’ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) = ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) )
30 29 mpteq2dv โŠข ( ๐‘“ = โ„Ž โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) = ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
31 30 eleq1d โŠข ( ๐‘“ = โ„Ž โ†’ ( ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ โ†” ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ ) )
32 28 31 imbi12d โŠข ( ๐‘“ = โ„Ž โ†’ ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘“ โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ ) โ†” ( ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ ) ) )
33 eleq1w โŠข ( ๐‘” = ๐‘™ โ†’ ( ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ โ†” ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) )
34 33 3anbi3d โŠข ( ๐‘” = ๐‘™ โ†’ ( ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ ) โ†” ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) ) )
35 21 oveq2d โŠข ( ๐‘” = ๐‘™ โ†’ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) = ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) )
36 35 mpteq2dv โŠข ( ๐‘” = ๐‘™ โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) = ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) )
37 36 eleq1d โŠข ( ๐‘” = ๐‘™ โ†’ ( ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ โ†” ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ ) )
38 34 37 imbi12d โŠข ( ๐‘” = ๐‘™ โ†’ ( ( ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘” โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘” โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ ) โ†” ( ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ ) ) )
39 32 38 5 vtocl2g โŠข ( ( โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ ) )
40 26 39 mpcom โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ )
41 40 3expb โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) ) โ†’ ( ๐‘ก โˆˆ ๐‘‡ โ†ฆ ( ( โ„Ž โ€˜ ๐‘ก ) ยท ( ๐‘™ โ€˜ ๐‘ก ) ) ) โˆˆ ๐‘Œ )
42 25 41 eqeltrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( โ„Ž โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐‘™ โˆˆ ๐‘Œ ) ) โ†’ ( โ„Ž ๐‘ƒ ๐‘™ ) โˆˆ ๐‘Œ )
43 8 14 42 seqcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( seq 1 ( ๐‘ƒ , ๐‘ˆ ) โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ ๐‘Œ )
44 2 43 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘Œ )