MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  plymullem Structured version   Unicode version

Theorem plymullem 21818
Description: Lemma for plymul 21820. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
plyadd.1  |-  ( ph  ->  F  e.  (Poly `  S ) )
plyadd.2  |-  ( ph  ->  G  e.  (Poly `  S ) )
plyadd.3  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  S  /\  y  e.  S ) )  -> 
( x  +  y )  e.  S )
plyadd.m  |-  ( ph  ->  M  e.  NN0 )
plyadd.n  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
plyadd.a  |-  ( ph  ->  A  e.  ( ( S  u.  { 0 } )  ^m  NN0 ) )
plyadd.b  |-  ( ph  ->  B  e.  ( ( S  u.  { 0 } )  ^m  NN0 ) )
plyadd.a2  |-  ( ph  ->  ( A " ( ZZ>=
`  ( M  + 
1 ) ) )  =  { 0 } )
plyadd.b2  |-  ( ph  ->  ( B " ( ZZ>=
`  ( N  + 
1 ) ) )  =  { 0 } )
plyadd.f  |-  ( ph  ->  F  =  ( z  e.  CC  |->  sum_ k  e.  ( 0 ... M
) ( ( A `
 k )  x.  ( z ^ k
) ) ) )
plyadd.g  |-  ( ph  ->  G  =  ( z  e.  CC  |->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( B `
 k )  x.  ( z ^ k
) ) ) )
plymul.x  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  S  /\  y  e.  S ) )  -> 
( x  x.  y
)  e.  S )
Assertion
Ref Expression
plymullem  |-  ( ph  ->  ( F  oF  x.  G )  e.  (Poly `  S )
)
Distinct variable groups:    x, k,
y, z, B    x, F, y, z    S, k, x, y, z    x, A, y, z    x, G, y, z    ph, k, x, y, z    k, M, z    k, N, z
Allowed substitution hints:    A( k)    F( k)    G( k)    M( x, y)    N( x, y)

Proof of Theorem plymullem
Dummy variable  n is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 plyadd.1 . . . 4  |-  ( ph  ->  F  e.  (Poly `  S ) )
2 plyadd.2 . . . 4  |-  ( ph  ->  G  e.  (Poly `  S ) )
3 plyadd.m . . . 4  |-  ( ph  ->  M  e.  NN0 )
4 plyadd.n . . . 4  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
5 plyadd.a . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A  e.  ( ( S  u.  { 0 } )  ^m  NN0 ) )
6 plybss 21796 . . . . . . . . . 10  |-  ( F  e.  (Poly `  S
)  ->  S  C_  CC )
71, 6syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  S  C_  CC )
8 0cnd 9491 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  0  e.  CC )
98snssd 4127 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  { 0 }  C_  CC )
107, 9unssd 3641 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( S  u.  {
0 } )  C_  CC )
11 cnex 9475 . . . . . . . 8  |-  CC  e.  _V
12 ssexg 4547 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( S  u.  {
0 } )  C_  CC  /\  CC  e.  _V )  ->  ( S  u.  { 0 } )  e. 
_V )
1310, 11, 12sylancl 662 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( S  u.  {
0 } )  e. 
_V )
14 nn0ex 10697 . . . . . . 7  |-  NN0  e.  _V
15 elmapg 7338 . . . . . . 7  |-  ( ( ( S  u.  {
0 } )  e. 
_V  /\  NN0  e.  _V )  ->  ( A  e.  ( ( S  u.  { 0 } )  ^m  NN0 )  <->  A : NN0 --> ( S  u.  { 0 } ) ) )
1613, 14, 15sylancl 662 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( A  e.  ( ( S  u.  {
0 } )  ^m  NN0 )  <->  A : NN0 --> ( S  u.  { 0 } ) ) )
175, 16mpbid 210 . . . . 5  |-  ( ph  ->  A : NN0 --> ( S  u.  { 0 } ) )
18 fss 5676 . . . . 5  |-  ( ( A : NN0 --> ( S  u.  { 0 } )  /\  ( S  u.  { 0 } )  C_  CC )  ->  A : NN0 --> CC )
1917, 10, 18syl2anc 661 . . . 4  |-  ( ph  ->  A : NN0 --> CC )
20 plyadd.b . . . . . 6  |-  ( ph  ->  B  e.  ( ( S  u.  { 0 } )  ^m  NN0 ) )
21 elmapg 7338 . . . . . . 7  |-  ( ( ( S  u.  {
0 } )  e. 
_V  /\  NN0  e.  _V )  ->  ( B  e.  ( ( S  u.  { 0 } )  ^m  NN0 )  <->  B : NN0 --> ( S  u.  { 0 } ) ) )
2213, 14, 21sylancl 662 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( B  e.  ( ( S  u.  {
0 } )  ^m  NN0 )  <->  B : NN0 --> ( S  u.  { 0 } ) ) )
2320, 22mpbid 210 . . . . 5  |-  ( ph  ->  B : NN0 --> ( S  u.  { 0 } ) )
24 fss 5676 . . . . 5  |-  ( ( B : NN0 --> ( S  u.  { 0 } )  /\  ( S  u.  { 0 } )  C_  CC )  ->  B : NN0 --> CC )
2523, 10, 24syl2anc 661 . . . 4  |-  ( ph  ->  B : NN0 --> CC )
26 plyadd.a2 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A " ( ZZ>=
`  ( M  + 
1 ) ) )  =  { 0 } )
27 plyadd.b2 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( B " ( ZZ>=
`  ( N  + 
1 ) ) )  =  { 0 } )
28 plyadd.f . . . 4  |-  ( ph  ->  F  =  ( z  e.  CC  |->  sum_ k  e.  ( 0 ... M
) ( ( A `
 k )  x.  ( z ^ k
) ) ) )
29 plyadd.g . . . 4  |-  ( ph  ->  G  =  ( z  e.  CC  |->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( ( B `
 k )  x.  ( z ^ k
) ) ) )
301, 2, 3, 4, 19, 25, 26, 27, 28, 29plymullem1 21816 . . 3  |-  ( ph  ->  ( F  oF  x.  G )  =  ( z  e.  CC  |->  sum_
n  e.  ( 0 ... ( M  +  N ) ) (
sum_ k  e.  ( 0 ... n ) ( ( A `  k )  x.  ( B `  ( n  -  k ) ) )  x.  ( z ^ n ) ) ) )
313, 4nn0addcld 10752 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( M  +  N
)  e.  NN0 )
32 eqid 2454 . . . . . . 7  |-  ( S  u.  { 0 } )  =  ( S  u.  { 0 } )
33 plyadd.3 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  S  /\  y  e.  S ) )  -> 
( x  +  y )  e.  S )
347, 32, 33un0addcl 10725 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  ( S  u.  {
0 } )  /\  y  e.  ( S  u.  { 0 } ) ) )  ->  (
x  +  y )  e.  ( S  u.  { 0 } ) )
35 fzfid 11913 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( 0 ... n
)  e.  Fin )
36 elfznn0 11599 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  ( 0 ... n )  ->  k  e.  NN0 )
37 ffvelrn 5951 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A : NN0 --> ( S  u.  { 0 } )  /\  k  e. 
NN0 )  ->  ( A `  k )  e.  ( S  u.  {
0 } ) )
3817, 36, 37syl2an 477 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... n
) )  ->  ( A `  k )  e.  ( S  u.  {
0 } ) )
39 fznn0sub 11605 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  ( 0 ... n )  ->  (
n  -  k )  e.  NN0 )
40 ffvelrn 5951 . . . . . . . . 9  |-  ( ( B : NN0 --> ( S  u.  { 0 } )  /\  ( n  -  k )  e. 
NN0 )  ->  ( B `  ( n  -  k ) )  e.  ( S  u.  { 0 } ) )
4123, 39, 40syl2an 477 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... n
) )  ->  ( B `  ( n  -  k ) )  e.  ( S  u.  { 0 } ) )
4238, 41jca 532 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... n
) )  ->  (
( A `  k
)  e.  ( S  u.  { 0 } )  /\  ( B `
 ( n  -  k ) )  e.  ( S  u.  {
0 } ) ) )
43 plymul.x . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  S  /\  y  e.  S ) )  -> 
( x  x.  y
)  e.  S )
447, 32, 43un0mulcl 10726 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  ( S  u.  {
0 } )  /\  y  e.  ( S  u.  { 0 } ) ) )  ->  (
x  x.  y )  e.  ( S  u.  { 0 } ) )
4544caovclg 6366 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( ( A `  k )  e.  ( S  u.  {
0 } )  /\  ( B `  ( n  -  k ) )  e.  ( S  u.  { 0 } ) ) )  ->  ( ( A `  k )  x.  ( B `  (
n  -  k ) ) )  e.  ( S  u.  { 0 } ) )
4642, 45syldan 470 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... n
) )  ->  (
( A `  k
)  x.  ( B `
 ( n  -  k ) ) )  e.  ( S  u.  { 0 } ) )
47 ssun2 3629 . . . . . . . 8  |-  { 0 }  C_  ( S  u.  { 0 } )
48 c0ex 9492 . . . . . . . . 9  |-  0  e.  _V
4948snss 4108 . . . . . . . 8  |-  ( 0  e.  ( S  u.  { 0 } )  <->  { 0 }  C_  ( S  u.  { 0 } ) )
5047, 49mpbir 209 . . . . . . 7  |-  0  e.  ( S  u.  {
0 } )
5150a1i 11 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  0  e.  ( S  u.  { 0 } ) )
5210, 34, 35, 46, 51fsumcllem 13328 . . . . 5  |-  ( ph  -> 
sum_ k  e.  ( 0 ... n ) ( ( A `  k )  x.  ( B `  ( n  -  k ) ) )  e.  ( S  u.  { 0 } ) )
5352adantr 465 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  n  e.  ( 0 ... ( M  +  N )
) )  ->  sum_ k  e.  ( 0 ... n
) ( ( A `
 k )  x.  ( B `  (
n  -  k ) ) )  e.  ( S  u.  { 0 } ) )
5410, 31, 53elplyd 21804 . . 3  |-  ( ph  ->  ( z  e.  CC  |->  sum_
n  e.  ( 0 ... ( M  +  N ) ) (
sum_ k  e.  ( 0 ... n ) ( ( A `  k )  x.  ( B `  ( n  -  k ) ) )  x.  ( z ^ n ) ) )  e.  (Poly `  ( S  u.  { 0 } ) ) )
5530, 54eqeltrd 2542 . 2  |-  ( ph  ->  ( F  oF  x.  G )  e.  (Poly `  ( S  u.  { 0 } ) ) )
56 plyun0 21799 . 2  |-  (Poly `  ( S  u.  { 0 } ) )  =  (Poly `  S )
5755, 56syl6eleq 2552 1  |-  ( ph  ->  ( F  oF  x.  G )  e.  (Poly `  S )
)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    = wceq 1370    e. wcel 1758   _Vcvv 3078    u. cun 3435    C_ wss 3437   {csn 3986    |-> cmpt 4459   "cima 4952   -->wf 5523   ` cfv 5527  (class class class)co 6201    oFcof 6429    ^m cmap 7325   CCcc 9392   0cc0 9394   1c1 9395    + caddc 9397    x. cmul 9399    - cmin 9707   NN0cn0 10691   ZZ>=cuz 10973   ...cfz 11555   ^cexp 11983   sum_csu 13282  Polycply 21786
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1592  ax-4 1603  ax-5 1671  ax-6 1710  ax-7 1730  ax-8 1760  ax-9 1762  ax-10 1777  ax-11 1782  ax-12 1794  ax-13 1955  ax-ext 2432  ax-rep 4512  ax-sep 4522  ax-nul 4530  ax-pow 4579  ax-pr 4640  ax-un 6483  ax-inf2 7959  ax-cnex 9450  ax-resscn 9451  ax-1cn 9452  ax-icn 9453  ax-addcl 9454  ax-addrcl 9455  ax-mulcl 9456  ax-mulrcl 9457  ax-mulcom 9458  ax-addass 9459  ax-mulass 9460  ax-distr 9461  ax-i2m1 9462  ax-1ne0 9463  ax-1rid 9464  ax-rnegex 9465  ax-rrecex 9466  ax-cnre 9467  ax-pre-lttri 9468  ax-pre-lttrn 9469  ax-pre-ltadd 9470  ax-pre-mulgt0 9471  ax-pre-sup 9472
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1373  df-fal 1376  df-ex 1588  df-nf 1591  df-sb 1703  df-eu 2266  df-mo 2267  df-clab 2440  df-cleq 2446  df-clel 2449  df-nfc 2604  df-ne 2650  df-nel 2651  df-ral 2804  df-rex 2805  df-reu 2806  df-rmo 2807  df-rab 2808  df-v 3080  df-sbc 3295  df-csb 3397  df-dif 3440  df-un 3442  df-in 3444  df-ss 3451  df-pss 3453  df-nul 3747  df-if 3901  df-pw 3971  df-sn 3987  df-pr 3989  df-tp 3991  df-op 3993  df-uni 4201  df-int 4238  df-iun 4282  df-br 4402  df-opab 4460  df-mpt 4461  df-tr 4495  df-eprel 4741  df-id 4745  df-po 4750  df-so 4751  df-fr 4788  df-se 4789  df-we 4790  df-ord 4831  df-on 4832  df-lim 4833  df-suc 4834  df-xp 4955  df-rel 4956  df-cnv 4957  df-co 4958  df-dm 4959  df-rn 4960  df-res 4961  df-ima 4962  df-iota 5490  df-fun 5529  df-fn 5530  df-f 5531  df-f1 5532  df-fo 5533  df-f1o 5534  df-fv 5535  df-isom 5536  df-riota 6162  df-ov 6204  df-oprab 6205  df-mpt2 6206  df-of 6431  df-om 6588  df-1st 6688  df-2nd 6689  df-recs 6943  df-rdg 6977  df-1o 7031  df-oadd 7035  df-er 7212  df-map 7327  df-en 7422  df-dom 7423  df-sdom 7424  df-fin 7425  df-sup 7803  df-oi 7836  df-card 8221  df-pnf 9532  df-mnf 9533  df-xr 9534  df-ltxr 9535  df-le 9536  df-sub 9709  df-neg 9710  df-div 10106  df-nn 10435  df-2 10492  df-3 10493  df-n0 10692  df-z 10759  df-uz 10974  df-rp 11104  df-fz 11556  df-fzo 11667  df-seq 11925  df-exp 11984  df-hash 12222  df-cj 12707  df-re 12708  df-im 12709  df-sqr 12843  df-abs 12844  df-clim 13085  df-sum 13283  df-ply 21790
This theorem is referenced by:  plymul  21820
  Copyright terms: Public domain W3C validator