Users' Mathboxes Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  stoweidlem19 Structured version   Unicode version

Theorem stoweidlem19 31347
Description: If a set of real functions is closed under multiplication and it contains constants, then it is closed under finite exponentiation. (Contributed by Glauco Siliprandi, 20-Apr-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
stoweidlem19.1  |-  F/_ t F
stoweidlem19.2  |-  F/ t
ph
stoweidlem19.3  |-  ( (
ph  /\  f  e.  A )  ->  f : T --> RR )
stoweidlem19.4  |-  ( (
ph  /\  f  e.  A  /\  g  e.  A
)  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( f `  t )  x.  ( g `  t ) ) )  e.  A )
stoweidlem19.5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR )  ->  ( t  e.  T  |->  x )  e.  A )
stoweidlem19.6  |-  ( ph  ->  F  e.  A )
stoweidlem19.7  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
Assertion
Ref Expression
stoweidlem19  |-  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ N
) )  e.  A
)
Distinct variable groups:    f, g,
t, A    f, F, g    T, f, g, t    ph, f, g    t, N   
x, t, A    x, T    ph, x
Allowed substitution hints:    ph( t)    F( x, t)    N( x, f, g)

Proof of Theorem stoweidlem19
Dummy variables  m  n are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 stoweidlem19.7 . 2  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
2 oveq2 6292 . . . . . 6  |-  ( n  =  0  ->  (
( F `  t
) ^ n )  =  ( ( F `
 t ) ^
0 ) )
32mpteq2dv 4534 . . . . 5  |-  ( n  =  0  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ n ) )  =  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ 0 ) ) )
43eleq1d 2536 . . . 4  |-  ( n  =  0  ->  (
( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ n
) )  e.  A  <->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ 0 ) )  e.  A ) )
54imbi2d 316 . . 3  |-  ( n  =  0  ->  (
( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ n ) )  e.  A )  <->  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ 0 ) )  e.  A
) ) )
6 oveq2 6292 . . . . . 6  |-  ( n  =  m  ->  (
( F `  t
) ^ n )  =  ( ( F `
 t ) ^
m ) )
76mpteq2dv 4534 . . . . 5  |-  ( n  =  m  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ n ) )  =  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) ) )
87eleq1d 2536 . . . 4  |-  ( n  =  m  ->  (
( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ n
) )  e.  A  <->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ m ) )  e.  A ) )
98imbi2d 316 . . 3  |-  ( n  =  m  ->  (
( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ n ) )  e.  A )  <->  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m
) )  e.  A
) ) )
10 oveq2 6292 . . . . . 6  |-  ( n  =  ( m  + 
1 )  ->  (
( F `  t
) ^ n )  =  ( ( F `
 t ) ^
( m  +  1 ) ) )
1110mpteq2dv 4534 . . . . 5  |-  ( n  =  ( m  + 
1 )  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ n ) )  =  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ ( m  + 
1 ) ) ) )
1211eleq1d 2536 . . . 4  |-  ( n  =  ( m  + 
1 )  ->  (
( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ n
) )  e.  A  <->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ ( m  +  1 ) ) )  e.  A ) )
1312imbi2d 316 . . 3  |-  ( n  =  ( m  + 
1 )  ->  (
( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ n ) )  e.  A )  <->  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ (
m  +  1 ) ) )  e.  A
) ) )
14 oveq2 6292 . . . . . 6  |-  ( n  =  N  ->  (
( F `  t
) ^ n )  =  ( ( F `
 t ) ^ N ) )
1514mpteq2dv 4534 . . . . 5  |-  ( n  =  N  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ n ) )  =  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ N ) ) )
1615eleq1d 2536 . . . 4  |-  ( n  =  N  ->  (
( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ n
) )  e.  A  <->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ N ) )  e.  A ) )
1716imbi2d 316 . . 3  |-  ( n  =  N  ->  (
( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ n ) )  e.  A )  <->  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ N
) )  e.  A
) ) )
18 stoweidlem19.2 . . . . 5  |-  F/ t
ph
19 stoweidlem19.6 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  F  e.  A )
2019ancli 551 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ph  /\  F  e.  A ) )
21 eleq1 2539 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( f  =  F  ->  (
f  e.  A  <->  F  e.  A ) )
2221anbi2d 703 . . . . . . . . . . 11  |-  ( f  =  F  ->  (
( ph  /\  f  e.  A )  <->  ( ph  /\  F  e.  A ) ) )
23 feq1 5713 . . . . . . . . . . 11  |-  ( f  =  F  ->  (
f : T --> RR  <->  F : T
--> RR ) )
2422, 23imbi12d 320 . . . . . . . . . 10  |-  ( f  =  F  ->  (
( ( ph  /\  f  e.  A )  ->  f : T --> RR )  <-> 
( ( ph  /\  F  e.  A )  ->  F : T --> RR ) ) )
25 stoweidlem19.3 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  f  e.  A )  ->  f : T --> RR )
2624, 25vtoclg 3171 . . . . . . . . 9  |-  ( F  e.  A  ->  (
( ph  /\  F  e.  A )  ->  F : T --> RR ) )
2719, 20, 26sylc 60 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  F : T --> RR )
2827fnvinran 30995 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  ( F `  t )  e.  RR )
29 recn 9582 . . . . . . 7  |-  ( ( F `  t )  e.  RR  ->  ( F `  t )  e.  CC )
30 exp0 12138 . . . . . . 7  |-  ( ( F `  t )  e.  CC  ->  (
( F `  t
) ^ 0 )  =  1 )
3128, 29, 303syl 20 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  (
( F `  t
) ^ 0 )  =  1 )
3231eqcomd 2475 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  1  =  ( ( F `
 t ) ^
0 ) )
3318, 32mpteq2da 4532 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  1 )  =  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ 0 ) ) )
34 1re 9595 . . . . 5  |-  1  e.  RR
35 stoweidlem19.5 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  RR )  ->  ( t  e.  T  |->  x )  e.  A )
3635stoweidlem4 31332 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  1  e.  RR )  ->  ( t  e.  T  |->  1 )  e.  A )
3734, 36mpan2 671 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  1 )  e.  A
)
3833, 37eqeltrrd 2556 . . 3  |-  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ 0 ) )  e.  A
)
39 simpr 461 . . . . 5  |-  ( ( ( m  e.  NN0  /\  ( ph  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ m ) )  e.  A ) )  /\  ph )  ->  ph )
40 simpll 753 . . . . 5  |-  ( ( ( m  e.  NN0  /\  ( ph  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ m ) )  e.  A ) )  /\  ph )  ->  m  e.  NN0 )
41 simplr 754 . . . . . 6  |-  ( ( ( m  e.  NN0  /\  ( ph  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ m ) )  e.  A ) )  /\  ph )  ->  ( ph  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ m ) )  e.  A ) )
4239, 41mpd 15 . . . . 5  |-  ( ( ( m  e.  NN0  /\  ( ph  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ m ) )  e.  A ) )  /\  ph )  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m
) )  e.  A
)
43 nfv 1683 . . . . . . . 8  |-  F/ t  m  e.  NN0
44 nfmpt1 4536 . . . . . . . . 9  |-  F/_ t
( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m
) )
4544nfel1 2645 . . . . . . . 8  |-  F/ t ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m
) )  e.  A
4618, 43, 45nf3an 1877 . . . . . . 7  |-  F/ t ( ph  /\  m  e.  NN0  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )
47 simpl1 999 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )  /\  t  e.  T )  ->  ph )
48 simpr 461 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )  /\  t  e.  T )  ->  t  e.  T )
4928recnd 9622 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  t  e.  T )  ->  ( F `  t )  e.  CC )
5047, 48, 49syl2anc 661 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )  /\  t  e.  T )  ->  ( F `  t
)  e.  CC )
51 simpl2 1000 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )  /\  t  e.  T )  ->  m  e.  NN0 )
5250, 51expp1d 12279 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )  /\  t  e.  T )  ->  ( ( F `  t ) ^ (
m  +  1 ) )  =  ( ( ( F `  t
) ^ m )  x.  ( F `  t ) ) )
5346, 52mpteq2da 4532 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  m  e.  NN0 
/\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `
 t ) ^
m ) )  e.  A )  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ ( m  +  1 ) ) )  =  ( t  e.  T  |->  ( ( ( F `  t
) ^ m )  x.  ( F `  t ) ) ) )
54283adant2 1015 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  m  e.  NN0 
/\  t  e.  T
)  ->  ( F `  t )  e.  RR )
55 simp2 997 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  m  e.  NN0 
/\  t  e.  T
)  ->  m  e.  NN0 )
5654, 55reexpcld 12295 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  m  e.  NN0 
/\  t  e.  T
)  ->  ( ( F `  t ) ^ m )  e.  RR )
5747, 51, 48, 56syl3anc 1228 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )  /\  t  e.  T )  ->  ( ( F `  t ) ^ m
)  e.  RR )
58 eqid 2467 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  =  ( t  e.  T  |->  ( ( F `
 t ) ^
m ) )
5958fvmpt2 5957 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( t  e.  T  /\  ( ( F `  t ) ^ m
)  e.  RR )  ->  ( ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) ) `
 t )  =  ( ( F `  t ) ^ m
) )
6059eqcomd 2475 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( t  e.  T  /\  ( ( F `  t ) ^ m
)  e.  RR )  ->  ( ( F `
 t ) ^
m )  =  ( ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m
) ) `  t
) )
6148, 57, 60syl2anc 661 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )  /\  t  e.  T )  ->  ( ( F `  t ) ^ m
)  =  ( ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ m ) ) `  t ) )
6261oveq1d 6299 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )  /\  t  e.  T )  ->  ( ( ( F `
 t ) ^
m )  x.  ( F `  t )
)  =  ( ( ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m
) ) `  t
)  x.  ( F `
 t ) ) )
6346, 62mpteq2da 4532 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  m  e.  NN0 
/\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `
 t ) ^
m ) )  e.  A )  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( ( F `  t ) ^ m
)  x.  ( F `
 t ) ) )  =  ( t  e.  T  |->  ( ( ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m
) ) `  t
)  x.  ( F `
 t ) ) ) )
6419adantr 465 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )  ->  F  e.  A )
6544nfeq2 2646 . . . . . . . . . 10  |-  F/ t  f  =  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )
66 stoweidlem19.1 . . . . . . . . . . 11  |-  F/_ t F
6766nfeq2 2646 . . . . . . . . . 10  |-  F/ t  g  =  F
68 stoweidlem19.4 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  f  e.  A  /\  g  e.  A
)  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( f `  t )  x.  ( g `  t ) ) )  e.  A )
6965, 67, 68stoweidlem6 31334 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A  /\  F  e.  A )  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( ( t  e.  T  |->  ( ( F `
 t ) ^
m ) ) `  t )  x.  ( F `  t )
) )  e.  A
)
7064, 69mpd3an3 1325 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) )  e.  A )  -> 
( t  e.  T  |->  ( ( ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ m ) ) `
 t )  x.  ( F `  t
) ) )  e.  A )
71703adant2 1015 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  m  e.  NN0 
/\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `
 t ) ^
m ) )  e.  A )  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( ( t  e.  T  |->  ( ( F `
 t ) ^
m ) ) `  t )  x.  ( F `  t )
) )  e.  A
)
7263, 71eqeltrd 2555 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  m  e.  NN0 
/\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `
 t ) ^
m ) )  e.  A )  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( ( F `  t ) ^ m
)  x.  ( F `
 t ) ) )  e.  A )
7353, 72eqeltrd 2555 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  m  e.  NN0 
/\  ( t  e.  T  |->  ( ( F `
 t ) ^
m ) )  e.  A )  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ ( m  +  1 ) ) )  e.  A )
7439, 40, 42, 73syl3anc 1228 . . . 4  |-  ( ( ( m  e.  NN0  /\  ( ph  ->  (
t  e.  T  |->  ( ( F `  t
) ^ m ) )  e.  A ) )  /\  ph )  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ (
m  +  1 ) ) )  e.  A
)
7574exp31 604 . . 3  |-  ( m  e.  NN0  ->  ( (
ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `
 t ) ^
m ) )  e.  A )  ->  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `
 t ) ^
( m  +  1 ) ) )  e.  A ) ) )
765, 9, 13, 17, 38, 75nn0ind 10957 . 2  |-  ( N  e.  NN0  ->  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ N
) )  e.  A
) )
771, 76mpcom 36 1  |-  ( ph  ->  ( t  e.  T  |->  ( ( F `  t ) ^ N
) )  e.  A
)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 369    /\ w3a 973    = wceq 1379   F/wnf 1599    e. wcel 1767   F/_wnfc 2615    |-> cmpt 4505   -->wf 5584   ` cfv 5588  (class class class)co 6284   CCcc 9490   RRcr 9491   0cc0 9492   1c1 9493    + caddc 9495    x. cmul 9497   NN0cn0 10795   ^cexp 12134
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1601  ax-4 1612  ax-5 1680  ax-6 1719  ax-7 1739  ax-8 1769  ax-9 1771  ax-10 1786  ax-11 1791  ax-12 1803  ax-13 1968  ax-ext 2445  ax-sep 4568  ax-nul 4576  ax-pow 4625  ax-pr 4686  ax-un 6576  ax-cnex 9548  ax-resscn 9549  ax-1cn 9550  ax-icn 9551  ax-addcl 9552  ax-addrcl 9553  ax-mulcl 9554  ax-mulrcl 9555  ax-mulcom 9556  ax-addass 9557  ax-mulass 9558  ax-distr 9559  ax-i2m1 9560  ax-1ne0 9561  ax-1rid 9562  ax-rnegex 9563  ax-rrecex 9564  ax-cnre 9565  ax-pre-lttri 9566  ax-pre-lttrn 9567  ax-pre-ltadd 9568  ax-pre-mulgt0 9569
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1382  df-ex 1597  df-nf 1600  df-sb 1712  df-eu 2279  df-mo 2280  df-clab 2453  df-cleq 2459  df-clel 2462  df-nfc 2617  df-ne 2664  df-nel 2665  df-ral 2819  df-rex 2820  df-reu 2821  df-rab 2823  df-v 3115  df-sbc 3332  df-csb 3436  df-dif 3479  df-un 3481  df-in 3483  df-ss 3490  df-pss 3492  df-nul 3786  df-if 3940  df-pw 4012  df-sn 4028  df-pr 4030  df-tp 4032  df-op 4034  df-uni 4246  df-iun 4327  df-br 4448  df-opab 4506  df-mpt 4507  df-tr 4541  df-eprel 4791  df-id 4795  df-po 4800  df-so 4801  df-fr 4838  df-we 4840  df-ord 4881  df-on 4882  df-lim 4883  df-suc 4884  df-xp 5005  df-rel 5006  df-cnv 5007  df-co 5008  df-dm 5009  df-rn 5010  df-res 5011  df-ima 5012  df-iota 5551  df-fun 5590  df-fn 5591  df-f 5592  df-f1 5593  df-fo 5594  df-f1o 5595  df-fv 5596  df-riota 6245  df-ov 6287  df-oprab 6288  df-mpt2 6289  df-om 6685  df-2nd 6785  df-recs 7042  df-rdg 7076  df-er 7311  df-en 7517  df-dom 7518  df-sdom 7519  df-pnf 9630  df-mnf 9631  df-xr 9632  df-ltxr 9633  df-le 9634  df-sub 9807  df-neg 9808  df-nn 10537  df-n0 10796  df-z 10865  df-uz 11083  df-seq 12076  df-exp 12135
This theorem is referenced by:  stoweidlem40  31368
  Copyright terms: Public domain W3C validator