Metamath Proof Explorer


Theorem i1fmulc

Description: A nonnegative constant times a simple function gives another simple function. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses i1fmulc.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ dom โˆซ1 )
i1fmulc.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
Assertion i1fmulc ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆˆ dom โˆซ1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 i1fmulc.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ dom โˆซ1 )
2 i1fmulc.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
3 reex โŠข โ„ โˆˆ V
4 3 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด = 0 ) โ†’ โ„ โˆˆ V )
5 i1ff โŠข ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โ†’ ๐น : โ„ โŸถ โ„ )
6 1 5 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : โ„ โŸถ โ„ )
7 6 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด = 0 ) โ†’ ๐น : โ„ โŸถ โ„ )
8 2 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด = 0 ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
9 0red โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด = 0 ) โ†’ 0 โˆˆ โ„ )
10 simplr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด = 0 ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ ) โ†’ ๐ด = 0 )
11 10 oveq1d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด = 0 ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) = ( 0 ยท ๐‘ฅ ) )
12 mul02lem2 โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โ†’ ( 0 ยท ๐‘ฅ ) = 0 )
13 12 adantl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด = 0 ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( 0 ยท ๐‘ฅ ) = 0 )
14 11 13 eqtrd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด = 0 ) โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) = 0 )
15 4 7 8 9 14 caofid2 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด = 0 ) โ†’ ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) = ( โ„ ร— { 0 } ) )
16 i1f0 โŠข ( โ„ ร— { 0 } ) โˆˆ dom โˆซ1
17 15 16 eqeltrdi โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด = 0 ) โ†’ ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆˆ dom โˆซ1 )
18 remulcl โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„ )
19 18 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„ )
20 fconst6g โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( โ„ ร— { ๐ด } ) : โ„ โŸถ โ„ )
21 2 20 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โ„ ร— { ๐ด } ) : โ„ โŸถ โ„ )
22 3 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โ„ โˆˆ V )
23 inidm โŠข ( โ„ โˆฉ โ„ ) = โ„
24 19 21 6 22 22 23 off โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) : โ„ โŸถ โ„ )
25 24 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) : โ„ โŸถ โ„ )
26 i1frn โŠข ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โ†’ ran ๐น โˆˆ Fin )
27 1 26 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ran ๐น โˆˆ Fin )
28 ovex โŠข ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ V
29 eqid โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) )
30 28 29 fnmpti โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) Fn ran ๐น
31 dffn4 โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) Fn ran ๐น โ†” ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) : ran ๐น โ€“ontoโ†’ ran ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) )
32 30 31 mpbi โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) : ran ๐น โ€“ontoโ†’ ran ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) )
33 fofi โŠข ( ( ran ๐น โˆˆ Fin โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) : ran ๐น โ€“ontoโ†’ ran ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ran ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) โˆˆ Fin )
34 27 32 33 sylancl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ran ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) โˆˆ Fin )
35 id โŠข ( ๐‘ค โˆˆ ran ๐น โ†’ ๐‘ค โˆˆ ran ๐น )
36 elsni โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐ด } โ†’ ๐‘ฅ = ๐ด )
37 36 oveq1d โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐ด } โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) = ( ๐ด ยท ๐‘ค ) )
38 oveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘ค โ†’ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐ด ยท ๐‘ค ) )
39 38 rspceeqv โŠข ( ( ๐‘ค โˆˆ ran ๐น โˆง ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) = ( ๐ด ยท ๐‘ค ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) )
40 35 37 39 syl2anr โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐ด } โˆง ๐‘ค โˆˆ ran ๐น ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) )
41 ovex โŠข ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) โˆˆ V
42 eqeq1 โŠข ( ๐‘ง = ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) โ†’ ( ๐‘ง = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) โ†” ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) )
43 42 rexbidv โŠข ( ๐‘ง = ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ๐‘ง = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) โ†” โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) )
44 41 43 elab โŠข ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) โˆˆ { ๐‘ง โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ๐‘ง = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) } โ†” โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) )
45 40 44 sylibr โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐ด } โˆง ๐‘ค โˆˆ ran ๐น ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) โˆˆ { ๐‘ง โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ๐‘ง = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) } )
46 45 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐ด } โˆง ๐‘ค โˆˆ ran ๐น ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) โˆˆ { ๐‘ง โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ๐‘ง = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) } )
47 fconstg โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ โ†’ ( โ„ ร— { ๐ด } ) : โ„ โŸถ { ๐ด } )
48 2 47 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โ„ ร— { ๐ด } ) : โ„ โŸถ { ๐ด } )
49 6 ffnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น Fn โ„ )
50 dffn3 โŠข ( ๐น Fn โ„ โ†” ๐น : โ„ โŸถ ran ๐น )
51 49 50 sylib โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : โ„ โŸถ ran ๐น )
52 46 48 51 22 22 23 off โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) : โ„ โŸถ { ๐‘ง โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ๐‘ง = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) } )
53 52 frnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โŠ† { ๐‘ง โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ๐‘ง = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) } )
54 29 rnmpt โŠข ran ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) = { ๐‘ง โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น ๐‘ง = ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) }
55 53 54 sseqtrrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โŠ† ran ( ๐‘ฆ โˆˆ ran ๐น โ†ฆ ( ๐ด ยท ๐‘ฆ ) ) )
56 34 55 ssfid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆˆ Fin )
57 56 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆˆ Fin )
58 24 frnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โŠ† โ„ )
59 58 ssdifssd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) โŠ† โ„ )
60 59 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) โŠ† โ„ )
61 60 sselda โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ )
62 1 2 i1fmulclem โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ ) โ†’ ( โ—ก ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โ€œ { ๐‘ฆ } ) = ( โ—ก ๐น โ€œ { ( ๐‘ฆ / ๐ด ) } ) )
63 61 62 syldan โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( โ—ก ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โ€œ { ๐‘ฆ } ) = ( โ—ก ๐น โ€œ { ( ๐‘ฆ / ๐ด ) } ) )
64 i1fima โŠข ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โ†’ ( โ—ก ๐น โ€œ { ( ๐‘ฆ / ๐ด ) } ) โˆˆ dom vol )
65 1 64 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โ—ก ๐น โ€œ { ( ๐‘ฆ / ๐ด ) } ) โˆˆ dom vol )
66 65 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( โ—ก ๐น โ€œ { ( ๐‘ฆ / ๐ด ) } ) โˆˆ dom vol )
67 63 66 eqeltrd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( โ—ก ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โ€œ { ๐‘ฆ } ) โˆˆ dom vol )
68 63 fveq2d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โ€œ { ๐‘ฆ } ) ) = ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ( ๐‘ฆ / ๐ด ) } ) ) )
69 1 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐น โˆˆ dom โˆซ1 )
70 2 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
71 simplr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐ด โ‰  0 )
72 61 70 71 redivcld โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ / ๐ด ) โˆˆ โ„ )
73 61 recnd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ )
74 70 recnd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
75 eldifsni โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) โ†’ ๐‘ฆ โ‰  0 )
76 75 adantl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐‘ฆ โ‰  0 )
77 73 74 76 71 divne0d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ / ๐ด ) โ‰  0 )
78 eldifsn โŠข ( ( ๐‘ฆ / ๐ด ) โˆˆ ( โ„ โˆ– { 0 } ) โ†” ( ( ๐‘ฆ / ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง ( ๐‘ฆ / ๐ด ) โ‰  0 ) )
79 72 77 78 sylanbrc โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ / ๐ด ) โˆˆ ( โ„ โˆ– { 0 } ) )
80 i1fima2sn โŠข ( ( ๐น โˆˆ dom โˆซ1 โˆง ( ๐‘ฆ / ๐ด ) โˆˆ ( โ„ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ( ๐‘ฆ / ๐ด ) } ) ) โˆˆ โ„ )
81 69 79 80 syl2anc โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ๐น โ€œ { ( ๐‘ฆ / ๐ด ) } ) ) โˆˆ โ„ )
82 68 81 eqeltrd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ran ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( vol โ€˜ ( โ—ก ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โ€œ { ๐‘ฆ } ) ) โˆˆ โ„ )
83 25 57 67 82 i1fd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆˆ dom โˆซ1 )
84 17 83 pm2.61dane โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โ„ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐น ) โˆˆ dom โˆซ1 )