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Theorem 0mplrim

Description: Build a ring isomorphism between multivariate polynomials with no variables and the underlying ring. (Contributed by Thierry Arnoux, 4-May-2026)

Ref Expression
Hypotheses 0mplric.b B = Base P
0mplric.p P = mPoly R
0mplric.r φ R Ring
0mplrim.f F = p B p
Assertion 0mplrim φ F P RingIso R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 0mplric.b B = Base P
2 0mplric.p P = mPoly R
3 0mplric.r φ R Ring
4 0mplrim.f F = p B p
5 eqid 1 P = 1 P
6 eqid 1 R = 1 R
7 eqid P = P
8 eqid R = R
9 0ex V
10 9 a1i φ V
11 2 10 3 mplringd φ P Ring
12 fveq1 p = 1 P p = 1 P
13 eqid algSc P = algSc P
14 2 13 6 5 10 3 mplascl1 φ algSc P 1 R = 1 P
15 14 fveq1d φ algSc P 1 R = 1 P
16 eqid h 0 | finSupp 0 h = h 0 | finSupp 0 h
17 16 psrbasfsupp h 0 | finSupp 0 h = h 0 | h -1 Fin
18 eqid 0 R = 0 R
19 eqid Base R = Base R
20 19 6 3 ringidcld φ 1 R Base R
21 2 17 18 19 13 10 3 20 mplascl φ algSc P 1 R = p h 0 | finSupp 0 h if p = × 0 1 R 0 R
22 simpr φ p = p =
23 0xp × 0 =
24 22 23 eqtr4di φ p = p = × 0
25 24 iftrued φ p = if p = × 0 1 R 0 R = 1 R
26 breq1 h = finSupp 0 h finSupp 0
27 nn0ex 0 V
28 27 a1i 0 V
29 9 a1i V
30 f0 : 0
31 30 a1i : 0
32 28 29 31 elmapdd 0
33 0fi Fin
34 33 a1i Fin
35 c0ex 0 V
36 35 a1i 0 V
37 31 34 36 fidmfisupp finSupp 0
38 26 32 37 elrabd h 0 | finSupp 0 h
39 38 mptru h 0 | finSupp 0 h
40 39 a1i φ h 0 | finSupp 0 h
41 21 25 40 20 fvmptd φ algSc P 1 R = 1 R
42 15 41 eqtr3d φ 1 P = 1 R
43 12 42 sylan9eqr φ p = 1 P p = 1 R
44 1 5 11 ringidcld φ 1 P B
45 4 43 44 20 fvmptd2 φ F 1 P = 1 R
46 fveq1 p = x P y p = x P y
47 11 ad2antrr φ x B y B P Ring
48 simplr φ x B y B x B
49 simpr φ x B y B y B
50 1 7 47 48 49 ringcld φ x B y B x P y B
51 fvexd φ x B y B x P y V
52 4 46 50 51 fvmptd3 φ x B y B F x P y = x P y
53 elsni p p =
54 39 a1i p h 0 | finSupp 0 h
55 53 54 eqeltrd p p h 0 | finSupp 0 h
56 ssrab2 h 0 | finSupp 0 h 0
57 mapdm0 0 V 0 =
58 27 57 ax-mp 0 =
59 56 58 sseqtri h 0 | finSupp 0 h
60 59 sseli p h 0 | finSupp 0 h p
61 55 60 impbii p p h 0 | finSupp 0 h
62 61 eqriv = h 0 | finSupp 0 h
63 62 psrbasfsupp = h 0 | h -1 Fin
64 2 1 8 7 63 48 49 mplmul φ x B y B x P y = p R q r | r f p x q R y p f q
65 3 ringgrpd φ R Grp
66 65 grpmndd φ R Mnd
67 66 ad3antrrr φ x B y B p = R Mnd
68 9 a1i φ x B y B p = V
69 3 ad3antrrr φ x B y B p = R Ring
70 2 19 1 63 48 mplelf φ x B y B x : Base R
71 70 adantr φ x B y B p = x : Base R
72 9 snid
73 72 a1i φ x B y B p =
74 71 73 ffvelcdmd φ x B y B p = x Base R
75 2 19 1 63 49 mplelf φ x B y B y : Base R
76 75 adantr φ x B y B p = y : Base R
77 76 73 ffvelcdmd φ x B y B p = y Base R
78 19 8 69 74 77 ringcld φ x B y B p = x R y Base R
79 simpr φ x B y B p = q = q =
80 79 fveq2d φ x B y B p = q = x q = x
81 9 a1i φ x B y B p = q = V
82 simplr φ x B y B p = q = p =
83 82 eqcomd φ x B y B p = q = = p
84 30 a1i φ x B y B p = q = : 0
85 83 84 feq1dd φ x B y B p = q = p : 0
86 85 ffnd φ x B y B p = q = p Fn
87 79 eqcomd φ x B y B p = q = = q
88 87 84 feq1dd φ x B y B p = q = q : 0
89 88 ffnd φ x B y B p = q = q Fn
90 81 86 89 offvalfv φ x B y B p = q = p f q = a p a q a
91 mpt0 a p a q a =
92 90 91 eqtrdi φ x B y B p = q = p f q =
93 92 fveq2d φ x B y B p = q = y p f q = y
94 80 93 oveq12d φ x B y B p = q = x q R y p f q = x R y
95 19 67 68 78 94 gsumsnd φ x B y B p = R q x q R y p f q = x R y
96 simpr φ x B y B p = r a a
97 noel ¬ a
98 97 a1i φ x B y B p = r a ¬ a
99 96 98 pm2.21dd φ x B y B p = r a r a p a
100 99 ralrimiva φ x B y B p = r a r a p a
101 simpr φ x B y B p = r r
102 101 elsnd φ x B y B p = r r =
103 102 eqcomd φ x B y B p = r = r
104 30 a1i φ x B y B p = r : 0
105 103 104 feq1dd φ x B y B p = r r : 0
106 105 ffnd φ x B y B p = r r Fn
107 simplr φ x B y B p = r p =
108 107 eqcomd φ x B y B p = r = p
109 108 104 feq1dd φ x B y B p = r p : 0
110 109 ffnd φ x B y B p = r p Fn
111 vex p V
112 111 a1i φ x B y B p = r p V
113 inidm =
114 eqidd φ x B y B p = r a r a = r a
115 eqidd φ x B y B p = r a p a = p a
116 106 110 101 112 113 114 115 ofrfvalg φ x B y B p = r r f p a r a p a
117 100 116 mpbird φ x B y B p = r r f p
118 117 rabeqcda φ x B y B p = r | r f p =
119 118 mpteq1d φ x B y B p = q r | r f p x q R y p f q = q x q R y p f q
120 119 oveq2d φ x B y B p = R q r | r f p x q R y p f q = R q x q R y p f q
121 fveq1 p = x p = x
122 fvexd φ x B y B x V
123 4 121 48 122 fvmptd3 φ x B y B F x = x
124 123 adantr φ x B y B p = F x = x
125 fveq1 p = y p = y
126 fvexd φ x B y B y V
127 4 125 49 126 fvmptd3 φ x B y B F y = y
128 127 adantr φ x B y B p = F y = y
129 124 128 oveq12d φ x B y B p = F x R F y = x R y
130 95 120 129 3eqtr4d φ x B y B p = R q r | r f p x q R y p f q = F x R F y
131 72 a1i φ x B y B
132 ovexd φ x B y B F x R F y V
133 64 130 131 132 fvmptd φ x B y B x P y = F x R F y
134 52 133 eqtrd φ x B y B F x P y = F x R F y
135 134 anasss φ x B y B F x P y = F x R F y
136 eqid + P = + P
137 eqid + R = + R
138 fvexd φ p B p V
139 snex a V
140 139 a1i φ a Base R a V
141 simpr φ p B a = p a = p
142 simplr φ p B a = p p B
143 2 19 1 63 142 mplelf φ p B a = p p : Base R
144 72 a1i φ p B a = p
145 143 144 ffvelcdmd φ p B a = p p Base R
146 141 145 eqeltrd φ p B a = p a Base R
147 146 elexd φ p B a = p a V
148 fvsng V a V a = a
149 9 147 148 sylancr φ p B a = p a = a
150 149 141 eqtr2d φ p B a = p p = a
151 9 a1i φ p B a = p V
152 eqid =
153 143 ffnd φ p B a = p p Fn
154 151 147 fsnd φ p B a = p a : V
155 154 ffnd φ p B a = p a Fn
156 151 152 153 155 fsneq φ p B a = p p = a p = a
157 150 156 mpbird φ p B a = p p = a
158 146 157 jca φ p B a = p a Base R p = a
159 158 anasss φ p B a = p a Base R p = a
160 simpr φ a Base R p = a p = a
161 fvexd φ a Base R Base R V
162 snex V
163 162 a1i φ a Base R V
164 9 a1i φ a Base R V
165 simpr φ a Base R a Base R
166 164 165 fsnd φ a Base R a : Base R
167 161 163 166 elmapdd φ a Base R a Base R
168 eqid mPwSer R = mPwSer R
169 eqid Base mPwSer R = Base mPwSer R
170 168 19 63 169 164 psrbas φ a Base R Base mPwSer R = Base R
171 167 170 eleqtrrd φ a Base R a Base mPwSer R
172 fvexd φ a Base R 0 R V
173 snopfsupp V a Base R 0 R V finSupp 0 R a
174 9 165 172 173 mp3an2i φ a Base R finSupp 0 R a
175 2 168 169 18 1 mplelbas a B a Base mPwSer R finSupp 0 R a
176 171 174 175 sylanbrc φ a Base R a B
177 176 adantr φ a Base R p = a a B
178 160 177 eqeltrd φ a Base R p = a p B
179 160 fveq1d φ a Base R p = a p = a
180 fvsng V a Base R a = a
181 9 165 180 sylancr φ a Base R a = a
182 181 adantr φ a Base R p = a a = a
183 179 182 eqtr2d φ a Base R p = a a = p
184 178 183 jca φ a Base R p = a p B a = p
185 184 anasss φ a Base R p = a p B a = p
186 159 185 impbida φ p B a = p a Base R p = a
187 4 138 140 186 f1od φ F : B 1-1 onto Base R
188 f1of F : B 1-1 onto Base R F : B Base R
189 187 188 syl φ F : B Base R
190 simpr φ x B y B p = x + P y p = x + P y
191 190 fveq1d φ x B y B p = x + P y p = x + P y
192 simpllr φ x B y B p = x + P y x B
193 simplr φ x B y B p = x + P y y B
194 2 1 137 136 192 193 mpladd φ x B y B p = x + P y x + P y = x + R f y
195 194 fveq1d φ x B y B p = x + P y x + P y = x + R f y
196 70 ffnd φ x B y B x Fn
197 75 ffnd φ x B y B y Fn
198 162 a1i φ x B y B V
199 inidm =
200 eqidd φ x B y B x = x
201 eqidd φ x B y B y = y
202 196 197 198 198 199 200 201 ofval φ x B y B x + R f y = x + R y
203 72 202 mpan2 φ x B y B x + R f y = x + R y
204 203 adantr φ x B y B p = x + P y x + R f y = x + R y
205 191 195 204 3eqtrd φ x B y B p = x + P y p = x + R y
206 11 ringgrpd φ P Grp
207 206 ad2antrr φ x B y B P Grp
208 1 136 207 48 49 grpcld φ x B y B x + P y B
209 ovexd φ x B y B x + R y V
210 4 205 208 209 fvmptd2 φ x B y B F x + P y = x + R y
211 123 127 oveq12d φ x B y B F x + R F y = x + R y
212 210 211 eqtr4d φ x B y B F x + P y = F x + R F y
213 212 anasss φ x B y B F x + P y = F x + R F y
214 1 5 6 7 8 11 3 45 135 19 136 137 189 213 isrhmd φ F P RingHom R
215 1 19 isrim F P RingIso R F P RingHom R F : B 1-1 onto Base R
216 214 187 215 sylanbrc φ F P RingIso R