Metamath Proof Explorer


Theorem plymullem1

Description: Derive the coefficient function for the product of two polynomials. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Jul-2014)

Ref Expression
Hypotheses plyaddlem.1 ⊢ φ → F ∈ Poly ⁡ S
plyaddlem.2 ⊢ φ → G ∈ Poly ⁡ S
plyaddlem.m ⊢ φ → M ∈ ℕ 0
plyaddlem.n ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
plyaddlem.a ⊢ φ → A : ℕ 0 ⟶ ℂ
plyaddlem.b ⊢ φ → B : ℕ 0 ⟶ ℂ
plyaddlem.a2 ⊢ φ → A ℤ ≥ M + 1 = 0
plyaddlem.b2 ⊢ φ → B ℤ ≥ N + 1 = 0
plyaddlem.f ⊢ φ → F = z ∈ ℂ ⟼ ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k
plyaddlem.g ⊢ φ → G = z ∈ ℂ ⟼ ∑ k = 0 N B ⁡ k ⁢ z k
Assertion plymullem1 ⊢ φ → F × f G = z ∈ ℂ ⟼ ∑ n = 0 M + N ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 plyaddlem.1 ⊢ φ → F ∈ Poly ⁡ S
2 plyaddlem.2 ⊢ φ → G ∈ Poly ⁡ S
3 plyaddlem.m ⊢ φ → M ∈ ℕ 0
4 plyaddlem.n ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
5 plyaddlem.a ⊢ φ → A : ℕ 0 ⟶ ℂ
6 plyaddlem.b ⊢ φ → B : ℕ 0 ⟶ ℂ
7 plyaddlem.a2 ⊢ φ → A ℤ ≥ M + 1 = 0
8 plyaddlem.b2 ⊢ φ → B ℤ ≥ N + 1 = 0
9 plyaddlem.f ⊢ φ → F = z ∈ ℂ ⟼ ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k
10 plyaddlem.g ⊢ φ → G = z ∈ ℂ ⟼ ∑ k = 0 N B ⁡ k ⁢ z k
11 cnex ⊢ ℂ ∈ V
12 11 a1i ⊢ φ → ℂ ∈ V
13 sumex ⊢ ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k ∈ V
14 13 a1i ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k ∈ V
15 sumex ⊢ ∑ k = 0 N B ⁡ k ⁢ z k ∈ V
16 15 a1i ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → ∑ k = 0 N B ⁡ k ⁢ z k ∈ V
17 12 14 16 9 10 offval2 ⊢ φ → F × f G = z ∈ ℂ ⟼ ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k ⁢ ∑ k = 0 N B ⁡ k ⁢ z k
18 fveq2 ⊢ m = n → B ⁡ m = B ⁡ n
19 oveq2 ⊢ m = n → z m = z n
20 18 19 oveq12d ⊢ m = n → B ⁡ m ⁢ z m = B ⁡ n ⁢ z n
21 20 oveq2d ⊢ m = n → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ m ⁢ z m = A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n
22 fveq2 ⊢ m = n − k → B ⁡ m = B ⁡ n − k
23 oveq2 ⊢ m = n − k → z m = z n − k
24 22 23 oveq12d ⊢ m = n − k → B ⁡ m ⁢ z m = B ⁡ n − k ⁢ z n − k
25 24 oveq2d ⊢ m = n − k → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ m ⁢ z m = A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n − k
26 elfznn0 ⊢ k ∈ 0 … M + N → k ∈ ℕ 0
27 5 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → A : ℕ 0 ⟶ ℂ
28 27 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ ℕ 0 → A ⁡ k ∈ ℂ
29 expcl ⊢ z ∈ ℂ ∧ k ∈ ℕ 0 → z k ∈ ℂ
30 29 adantll ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ ℕ 0 → z k ∈ ℂ
31 28 30 mulcld ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ ℕ 0 → A ⁡ k ⁢ z k ∈ ℂ
32 26 31 sylan2 ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N → A ⁡ k ⁢ z k ∈ ℂ
33 elfznn0 ⊢ n ∈ 0 … M + N - k → n ∈ ℕ 0
34 6 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → B : ℕ 0 ⟶ ℂ
35 34 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ ℕ 0 → B ⁡ n ∈ ℂ
36 expcl ⊢ z ∈ ℂ ∧ n ∈ ℕ 0 → z n ∈ ℂ
37 36 adantll ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ ℕ 0 → z n ∈ ℂ
38 35 37 mulcld ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ ℕ 0 → B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
39 33 38 sylan2 ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N - k → B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
40 32 39 anim12dan ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∧ n ∈ 0 … M + N - k → A ⁡ k ⁢ z k ∈ ℂ ∧ B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
41 mulcl ⊢ A ⁡ k ⁢ z k ∈ ℂ ∧ B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
42 40 41 syl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∧ n ∈ 0 … M + N - k → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
43 21 25 42 fsum0diag2 ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → ∑ k = 0 M + N ∑ n = 0 M + N - k A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = ∑ n = 0 M + N ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n − k
44 3 nn0cnd ⊢ φ → M ∈ ℂ
45 44 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → M ∈ ℂ
46 4 nn0cnd ⊢ φ → N ∈ ℂ
47 46 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → N ∈ ℂ
48 elfznn0 ⊢ k ∈ 0 … M → k ∈ ℕ 0
49 48 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → k ∈ ℕ 0
50 49 nn0cnd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → k ∈ ℂ
51 45 47 50 addsubd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → M + N - k = M - k + N
52 fznn0sub ⊢ k ∈ 0 … M → M − k ∈ ℕ 0
53 52 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → M − k ∈ ℕ 0
54 nn0uz ⊢ ℕ 0 = ℤ ≥ 0
55 53 54 eleqtrdi ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → M − k ∈ ℤ ≥ 0
56 4 nn0zd ⊢ φ → N ∈ ℤ
57 56 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → N ∈ ℤ
58 eluzadd ⊢ M − k ∈ ℤ ≥ 0 ∧ N ∈ ℤ → M - k + N ∈ ℤ ≥ 0 + N
59 55 57 58 syl2anc ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → M - k + N ∈ ℤ ≥ 0 + N
60 51 59 eqeltrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → M + N - k ∈ ℤ ≥ 0 + N
61 47 addlidd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → 0 + N = N
62 61 fveq2d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → ℤ ≥ 0 + N = ℤ ≥ N
63 60 62 eleqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → M + N - k ∈ ℤ ≥ N
64 fzss2 ⊢ M + N - k ∈ ℤ ≥ N → 0 … N ⊆ 0 … M + N - k
65 63 64 syl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → 0 … N ⊆ 0 … M + N - k
66 48 31 sylan2 ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → A ⁡ k ⁢ z k ∈ ℂ
67 66 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … N → A ⁡ k ⁢ z k ∈ ℂ
68 elfznn0 ⊢ n ∈ 0 … N → n ∈ ℕ 0
69 68 38 sylan2 ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … N → B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
70 69 adantlr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … N → B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
71 67 70 mulcld ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … N → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
72 eldifn ⊢ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → ¬ n ∈ 0 … N
73 72 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → ¬ n ∈ 0 … N
74 eldifi ⊢ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → n ∈ 0 … M + N - k
75 74 33 syl ⊢ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → n ∈ ℕ 0
76 75 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → n ∈ ℕ 0
77 peano2nn0 ⊢ N ∈ ℕ 0 → N + 1 ∈ ℕ 0
78 4 77 syl ⊢ φ → N + 1 ∈ ℕ 0
79 78 54 eleqtrdi ⊢ φ → N + 1 ∈ ℤ ≥ 0
80 uzsplit ⊢ N + 1 ∈ ℤ ≥ 0 → ℤ ≥ 0 = 0 … N + 1 - 1 ∪ ℤ ≥ N + 1
81 79 80 syl ⊢ φ → ℤ ≥ 0 = 0 … N + 1 - 1 ∪ ℤ ≥ N + 1
82 54 81 eqtrid ⊢ φ → ℕ 0 = 0 … N + 1 - 1 ∪ ℤ ≥ N + 1
83 ax-1cn ⊢ 1 ∈ ℂ
84 pncan ⊢ N ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ → N + 1 - 1 = N
85 46 83 84 sylancl ⊢ φ → N + 1 - 1 = N
86 85 oveq2d ⊢ φ → 0 … N + 1 - 1 = 0 … N
87 86 uneq1d ⊢ φ → 0 … N + 1 - 1 ∪ ℤ ≥ N + 1 = 0 … N ∪ ℤ ≥ N + 1
88 82 87 eqtrd ⊢ φ → ℕ 0 = 0 … N ∪ ℤ ≥ N + 1
89 88 ad3antrrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → ℕ 0 = 0 … N ∪ ℤ ≥ N + 1
90 76 89 eleqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → n ∈ 0 … N ∪ ℤ ≥ N + 1
91 elun ⊢ n ∈ 0 … N ∪ ℤ ≥ N + 1 ↔ n ∈ 0 … N ∨ n ∈ ℤ ≥ N + 1
92 90 91 sylib ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → n ∈ 0 … N ∨ n ∈ ℤ ≥ N + 1
93 92 ord ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → ¬ n ∈ 0 … N → n ∈ ℤ ≥ N + 1
94 73 93 mpd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → n ∈ ℤ ≥ N + 1
95 6 ffund ⊢ φ → Fun ⁡ B
96 ssun2 ⊢ ℤ ≥ N + 1 ⊆ 0 … N + 1 - 1 ∪ ℤ ≥ N + 1
97 96 82 sseqtrrid ⊢ φ → ℤ ≥ N + 1 ⊆ ℕ 0
98 6 fdmd ⊢ φ → dom ⁡ B = ℕ 0
99 97 98 sseqtrrd ⊢ φ → ℤ ≥ N + 1 ⊆ dom ⁡ B
100 funfvima2 ⊢ Fun ⁡ B ∧ ℤ ≥ N + 1 ⊆ dom ⁡ B → n ∈ ℤ ≥ N + 1 → B ⁡ n ∈ B ℤ ≥ N + 1
101 95 99 100 syl2anc ⊢ φ → n ∈ ℤ ≥ N + 1 → B ⁡ n ∈ B ℤ ≥ N + 1
102 101 ad3antrrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → n ∈ ℤ ≥ N + 1 → B ⁡ n ∈ B ℤ ≥ N + 1
103 94 102 mpd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → B ⁡ n ∈ B ℤ ≥ N + 1
104 8 ad3antrrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → B ℤ ≥ N + 1 = 0
105 103 104 eleqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → B ⁡ n ∈ 0
106 elsni ⊢ B ⁡ n ∈ 0 → B ⁡ n = 0
107 105 106 syl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → B ⁡ n = 0
108 107 oveq1d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → B ⁡ n ⁢ z n = 0 ⋅ z n
109 simplr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → z ∈ ℂ
110 109 75 36 syl2an ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → z n ∈ ℂ
111 110 mul02d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → 0 ⋅ z n = 0
112 108 111 eqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → B ⁡ n ⁢ z n = 0
113 112 oveq2d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = A ⁡ k ⁢ z k ⋅ 0
114 66 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → A ⁡ k ⁢ z k ∈ ℂ
115 114 mul01d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → A ⁡ k ⁢ z k ⋅ 0 = 0
116 113 115 eqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k ∖ 0 … N → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = 0
117 fzfid ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → 0 … M + N - k ∈ Fin
118 65 71 116 117 fsumss ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → ∑ n = 0 N A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = ∑ n = 0 M + N - k A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n
119 118 sumeq2dv ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → ∑ k = 0 M ∑ n = 0 N A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = ∑ k = 0 M ∑ n = 0 M + N - k A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n
120 fzfid ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → 0 … M ∈ Fin
121 fzfid ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → 0 … N ∈ Fin
122 120 121 66 69 fsum2mul ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → ∑ k = 0 M ∑ n = 0 N A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k ⁢ ∑ n = 0 N B ⁡ n ⁢ z n
123 44 46 addcomd ⊢ φ → M + N = N + M
124 4 54 eleqtrdi ⊢ φ → N ∈ ℤ ≥ 0
125 3 nn0zd ⊢ φ → M ∈ ℤ
126 eluzadd ⊢ N ∈ ℤ ≥ 0 ∧ M ∈ ℤ → N + M ∈ ℤ ≥ 0 + M
127 124 125 126 syl2anc ⊢ φ → N + M ∈ ℤ ≥ 0 + M
128 44 addlidd ⊢ φ → 0 + M = M
129 128 fveq2d ⊢ φ → ℤ ≥ 0 + M = ℤ ≥ M
130 127 129 eleqtrd ⊢ φ → N + M ∈ ℤ ≥ M
131 123 130 eqeltrd ⊢ φ → M + N ∈ ℤ ≥ M
132 fzss2 ⊢ M + N ∈ ℤ ≥ M → 0 … M ⊆ 0 … M + N
133 131 132 syl ⊢ φ → 0 … M ⊆ 0 … M + N
134 133 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → 0 … M ⊆ 0 … M + N
135 66 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k → A ⁡ k ⁢ z k ∈ ℂ
136 39 adantlr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k → B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
137 135 136 mulcld ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
138 117 137 fsumcl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M → ∑ n = 0 M + N - k A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
139 eldifn ⊢ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → ¬ k ∈ 0 … M
140 139 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → ¬ k ∈ 0 … M
141 eldifi ⊢ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → k ∈ 0 … M + N
142 141 26 syl ⊢ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → k ∈ ℕ 0
143 142 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → k ∈ ℕ 0
144 peano2nn0 ⊢ M ∈ ℕ 0 → M + 1 ∈ ℕ 0
145 3 144 syl ⊢ φ → M + 1 ∈ ℕ 0
146 145 54 eleqtrdi ⊢ φ → M + 1 ∈ ℤ ≥ 0
147 uzsplit ⊢ M + 1 ∈ ℤ ≥ 0 → ℤ ≥ 0 = 0 … M + 1 - 1 ∪ ℤ ≥ M + 1
148 146 147 syl ⊢ φ → ℤ ≥ 0 = 0 … M + 1 - 1 ∪ ℤ ≥ M + 1
149 54 148 eqtrid ⊢ φ → ℕ 0 = 0 … M + 1 - 1 ∪ ℤ ≥ M + 1
150 pncan ⊢ M ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ → M + 1 - 1 = M
151 44 83 150 sylancl ⊢ φ → M + 1 - 1 = M
152 151 oveq2d ⊢ φ → 0 … M + 1 - 1 = 0 … M
153 152 uneq1d ⊢ φ → 0 … M + 1 - 1 ∪ ℤ ≥ M + 1 = 0 … M ∪ ℤ ≥ M + 1
154 149 153 eqtrd ⊢ φ → ℕ 0 = 0 … M ∪ ℤ ≥ M + 1
155 154 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → ℕ 0 = 0 … M ∪ ℤ ≥ M + 1
156 143 155 eleqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → k ∈ 0 … M ∪ ℤ ≥ M + 1
157 elun ⊢ k ∈ 0 … M ∪ ℤ ≥ M + 1 ↔ k ∈ 0 … M ∨ k ∈ ℤ ≥ M + 1
158 156 157 sylib ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → k ∈ 0 … M ∨ k ∈ ℤ ≥ M + 1
159 158 ord ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → ¬ k ∈ 0 … M → k ∈ ℤ ≥ M + 1
160 140 159 mpd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → k ∈ ℤ ≥ M + 1
161 5 ffund ⊢ φ → Fun ⁡ A
162 ssun2 ⊢ ℤ ≥ M + 1 ⊆ 0 … M + 1 - 1 ∪ ℤ ≥ M + 1
163 162 149 sseqtrrid ⊢ φ → ℤ ≥ M + 1 ⊆ ℕ 0
164 5 fdmd ⊢ φ → dom ⁡ A = ℕ 0
165 163 164 sseqtrrd ⊢ φ → ℤ ≥ M + 1 ⊆ dom ⁡ A
166 funfvima2 ⊢ Fun ⁡ A ∧ ℤ ≥ M + 1 ⊆ dom ⁡ A → k ∈ ℤ ≥ M + 1 → A ⁡ k ∈ A ℤ ≥ M + 1
167 161 165 166 syl2anc ⊢ φ → k ∈ ℤ ≥ M + 1 → A ⁡ k ∈ A ℤ ≥ M + 1
168 167 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → k ∈ ℤ ≥ M + 1 → A ⁡ k ∈ A ℤ ≥ M + 1
169 160 168 mpd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → A ⁡ k ∈ A ℤ ≥ M + 1
170 7 ad2antrr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → A ℤ ≥ M + 1 = 0
171 169 170 eleqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → A ⁡ k ∈ 0
172 elsni ⊢ A ⁡ k ∈ 0 → A ⁡ k = 0
173 171 172 syl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → A ⁡ k = 0
174 173 oveq1d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → A ⁡ k ⁢ z k = 0 ⋅ z k
175 142 30 sylan2 ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → z k ∈ ℂ
176 175 mul02d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → 0 ⋅ z k = 0
177 174 176 eqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → A ⁡ k ⁢ z k = 0
178 177 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k → A ⁡ k ⁢ z k = 0
179 178 oveq1d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = 0 ⋅ B ⁡ n ⁢ z n
180 39 adantlr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k → B ⁡ n ⁢ z n ∈ ℂ
181 180 mul02d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k → 0 ⋅ B ⁡ n ⁢ z n = 0
182 179 181 eqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M ∧ n ∈ 0 … M + N - k → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = 0
183 182 sumeq2dv ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → ∑ n = 0 M + N - k A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = ∑ n = 0 M + N - k 0
184 fzfid ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → 0 … M + N - k ∈ Fin
185 184 olcd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → 0 … M + N - k ⊆ ℤ ≥ 0 ∨ 0 … M + N - k ∈ Fin
186 sumz ⊢ 0 … M + N - k ⊆ ℤ ≥ 0 ∨ 0 … M + N - k ∈ Fin → ∑ n = 0 M + N - k 0 = 0
187 185 186 syl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → ∑ n = 0 M + N - k 0 = 0
188 183 187 eqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ k ∈ 0 … M + N ∖ 0 … M → ∑ n = 0 M + N - k A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = 0
189 fzfid ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → 0 … M + N ∈ Fin
190 134 138 188 189 fsumss ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → ∑ k = 0 M ∑ n = 0 M + N - k A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n = ∑ k = 0 M + N ∑ n = 0 M + N - k A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n
191 119 122 190 3eqtr3d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k ⁢ ∑ n = 0 N B ⁡ n ⁢ z n = ∑ k = 0 M + N ∑ n = 0 M + N - k A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n ⁢ z n
192 fzfid ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N → 0 … n ∈ Fin
193 elfznn0 ⊢ n ∈ 0 … M + N → n ∈ ℕ 0
194 193 37 sylan2 ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N → z n ∈ ℂ
195 simpll ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N → φ
196 elfznn0 ⊢ k ∈ 0 … n → k ∈ ℕ 0
197 5 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ k ∈ ℕ 0 → A ⁡ k ∈ ℂ
198 195 196 197 syl2an ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → A ⁡ k ∈ ℂ
199 fznn0sub ⊢ k ∈ 0 … n → n − k ∈ ℕ 0
200 6 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ n − k ∈ ℕ 0 → B ⁡ n − k ∈ ℂ
201 195 199 200 syl2an ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → B ⁡ n − k ∈ ℂ
202 198 201 mulcld ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ∈ ℂ
203 192 194 202 fsummulc1 ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N → ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n = ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n
204 simplr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N → z ∈ ℂ
205 204 196 29 syl2an ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → z k ∈ ℂ
206 expcl ⊢ z ∈ ℂ ∧ n − k ∈ ℕ 0 → z n − k ∈ ℂ
207 204 199 206 syl2an ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → z n − k ∈ ℂ
208 198 205 201 207 mul4d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n − k = A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z k ⁢ z n − k
209 204 adantr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → z ∈ ℂ
210 199 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → n − k ∈ ℕ 0
211 196 adantl ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → k ∈ ℕ 0
212 209 210 211 expaddd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → z k + n - k = z k ⁢ z n − k
213 211 nn0cnd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → k ∈ ℂ
214 193 ad2antlr ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → n ∈ ℕ 0
215 214 nn0cnd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → n ∈ ℂ
216 213 215 pncan3d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → k + n - k = n
217 216 oveq2d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → z k + n - k = z n
218 212 217 eqtr3d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → z k ⁢ z n − k = z n
219 218 oveq2d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z k ⁢ z n − k = A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n
220 208 219 eqtrd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N ∧ k ∈ 0 … n → A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n − k = A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n
221 220 sumeq2dv ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N → ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n − k = ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n
222 203 221 eqtr4d ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ ∧ n ∈ 0 … M + N → ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n = ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n − k
223 222 sumeq2dv ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → ∑ n = 0 M + N ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n = ∑ n = 0 M + N ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ z k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n − k
224 43 191 223 3eqtr4rd ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → ∑ n = 0 M + N ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n = ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k ⁢ ∑ n = 0 N B ⁡ n ⁢ z n
225 fveq2 ⊢ n = k → B ⁡ n = B ⁡ k
226 oveq2 ⊢ n = k → z n = z k
227 225 226 oveq12d ⊢ n = k → B ⁡ n ⁢ z n = B ⁡ k ⁢ z k
228 227 cbvsumv ⊢ ∑ n = 0 N B ⁡ n ⁢ z n = ∑ k = 0 N B ⁡ k ⁢ z k
229 228 oveq2i ⊢ ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k ⁢ ∑ n = 0 N B ⁡ n ⁢ z n = ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k ⁢ ∑ k = 0 N B ⁡ k ⁢ z k
230 224 229 eqtrdi ⊢ φ ∧ z ∈ ℂ → ∑ n = 0 M + N ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n = ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k ⁢ ∑ k = 0 N B ⁡ k ⁢ z k
231 230 mpteq2dva ⊢ φ → z ∈ ℂ ⟼ ∑ n = 0 M + N ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n = z ∈ ℂ ⟼ ∑ k = 0 M A ⁡ k ⁢ z k ⁢ ∑ k = 0 N B ⁡ k ⁢ z k
232 17 231 eqtr4d ⊢ φ → F × f G = z ∈ ℂ ⟼ ∑ n = 0 M + N ∑ k = 0 n A ⁡ k ⁢ B ⁡ n − k ⁢ z n