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Theorem 1arithidomlem1

Description: Lemma for 1arithidom . (Contributed by Thierry Arnoux, 30-May-2025)

Ref Expression
Hypotheses 1arithidom.u U = Unit R
1arithidom.i P = RPrime R
1arithidom.m M = mulGrp R
1arithidom.t · ˙ = R
1arithidom.j J = 0 ..^ F
1arithidom.r φ R IDomn
1arithidom.f φ F Word P
1arithidom.g φ G Word P
1arithidom.1 φ M F = M G
1arithidomlem.1 φ Q P
1arithidomlem.2 φ g Word P k U M F = k · ˙ M g w u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F g = u · ˙ f F w
1arithidomlem.3 φ H Word P
1arithidomlem.4 φ k U M F ++ ⟨“ Q ”⟩ = k · ˙ M H
1arithidomlem.5 φ K 0 ..^ H
1arithidomlem.6 φ Q r R H K
1arithidomlem.7 φ T U
1arithidomlem.8 φ T · ˙ Q = H K
1arithidomlem.9 φ S : 0 ..^ H 1-1 onto 0 ..^ H
1arithidomlem.10 φ H S = H S prefix H 1 ++ ⟨“ H K ”⟩
1arithidomlem.11 φ N U
1arithidomlem.12 φ M F ++ ⟨“ Q ”⟩ = N · ˙ M H
Assertion 1arithidomlem1 φ c d U 0 ..^ F c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = d · ˙ f F c

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 1arithidom.u U = Unit R
2 1arithidom.i P = RPrime R
3 1arithidom.m M = mulGrp R
4 1arithidom.t · ˙ = R
5 1arithidom.j J = 0 ..^ F
6 1arithidom.r φ R IDomn
7 1arithidom.f φ F Word P
8 1arithidom.g φ G Word P
9 1arithidom.1 φ M F = M G
10 1arithidomlem.1 φ Q P
11 1arithidomlem.2 φ g Word P k U M F = k · ˙ M g w u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F g = u · ˙ f F w
12 1arithidomlem.3 φ H Word P
13 1arithidomlem.4 φ k U M F ++ ⟨“ Q ”⟩ = k · ˙ M H
14 1arithidomlem.5 φ K 0 ..^ H
15 1arithidomlem.6 φ Q r R H K
16 1arithidomlem.7 φ T U
17 1arithidomlem.8 φ T · ˙ Q = H K
18 1arithidomlem.9 φ S : 0 ..^ H 1-1 onto 0 ..^ H
19 1arithidomlem.10 φ H S = H S prefix H 1 ++ ⟨“ H K ”⟩
20 1arithidomlem.11 φ N U
21 1arithidomlem.12 φ M F ++ ⟨“ Q ”⟩ = N · ˙ M H
22 oveq1 l = N · ˙ T l · ˙ M H S prefix H 1 = N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1
23 22 eqeq2d l = N · ˙ T M F = l · ˙ M H S prefix H 1 M F = N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1
24 6 idomringd φ R Ring
25 1 4 unitmulcl R Ring N U T U N · ˙ T U
26 24 20 16 25 syl3anc φ N · ˙ T U
27 eqid Base R = Base R
28 eqid 0 R = 0 R
29 3 27 mgpbas Base R = Base M
30 eqid 1 R = 1 R
31 3 30 ringidval 1 R = 0 M
32 id R IDomn R IDomn
33 32 idomcringd R IDomn R CRing
34 3 crngmgp R CRing M CMnd
35 33 34 syl R IDomn M CMnd
36 6 35 syl φ M CMnd
37 ovexd φ 0 ..^ F V
38 eqidd φ F = F
39 simpl R IDomn q P R IDomn
40 simpr R IDomn q P q P
41 27 2 39 40 rprmcl R IDomn q P q Base R
42 41 ex R IDomn q P q Base R
43 42 ssrdv R IDomn P Base R
44 sswrd P Base R Word P Word Base R
45 6 43 44 3syl φ Word P Word Base R
46 45 7 sseldd φ F Word Base R
47 38 46 wrdfd φ F : 0 ..^ F Base R
48 fvexd φ 1 R V
49 48 7 wrdfsupp φ finSupp 1 R F
50 29 31 36 37 47 49 gsumcl φ M F Base R
51 27 1 unitcl N U N Base R
52 20 51 syl φ N Base R
53 27 1 unitcl T U T Base R
54 16 53 syl φ T Base R
55 27 4 24 52 54 ringcld φ N · ˙ T Base R
56 ovexd φ 0 ..^ H 1 V
57 f1of S : 0 ..^ H 1-1 onto 0 ..^ H S : 0 ..^ H 0 ..^ H
58 iswrdi S : 0 ..^ H 0 ..^ H S Word 0 ..^ H
59 18 57 58 3syl φ S Word 0 ..^ H
60 eqidd φ H = H
61 60 12 wrdfd φ H : 0 ..^ H P
62 wrdco S Word 0 ..^ H H : 0 ..^ H P H S Word P
63 59 61 62 syl2anc φ H S Word P
64 elfzo0 K 0 ..^ H K 0 H K < H
65 64 simp2bi K 0 ..^ H H
66 nnm1nn0 H H 1 0
67 14 65 66 3syl φ H 1 0
68 lenco S Word 0 ..^ H H : 0 ..^ H P H S = S
69 59 61 68 syl2anc φ H S = S
70 lencl S Word 0 ..^ H S 0
71 59 70 syl φ S 0
72 69 71 eqeltrd φ H S 0
73 lencl H Word P H 0
74 12 73 syl φ H 0
75 74 nn0red φ H
76 75 lem1d φ H 1 H
77 18 57 syl φ S : 0 ..^ H 0 ..^ H
78 ffn S : 0 ..^ H 0 ..^ H S Fn 0 ..^ H
79 hashfn S Fn 0 ..^ H S = 0 ..^ H
80 77 78 79 3syl φ S = 0 ..^ H
81 hashfzo0 H 0 0 ..^ H = H
82 12 73 81 3syl φ 0 ..^ H = H
83 69 80 82 3eqtrrd φ H = H S
84 76 83 breqtrd φ H 1 H S
85 elfz2nn0 H 1 0 H S H 1 0 H S 0 H 1 H S
86 67 72 84 85 syl3anbrc φ H 1 0 H S
87 pfxlen H S Word P H 1 0 H S H S prefix H 1 = H 1
88 63 86 87 syl2anc φ H S prefix H 1 = H 1
89 88 eqcomd φ H 1 = H S prefix H 1
90 pfxcl H S Word P H S prefix H 1 Word P
91 63 90 syl φ H S prefix H 1 Word P
92 45 91 sseldd φ H S prefix H 1 Word Base R
93 89 92 wrdfd φ H S prefix H 1 : 0 ..^ H 1 Base R
94 32 idomringd R IDomn R Ring
95 1 30 1unit R Ring 1 R U
96 6 94 95 3syl φ 1 R U
97 96 91 wrdfsupp φ finSupp 1 R H S prefix H 1
98 29 31 36 56 93 97 gsumcl φ M H S prefix H 1 Base R
99 27 4 24 55 98 ringcld φ N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1 Base R
100 27 2 6 10 rprmcl φ Q Base R
101 2 28 6 10 rprmnz φ Q 0 R
102 100 101 eldifsnd φ Q Base R 0 R
103 3 ringmgp R Ring M Mnd
104 94 103 syl R IDomn M Mnd
105 6 104 syl φ M Mnd
106 3 4 mgpplusg · ˙ = + M
107 29 106 gsumccatsn M Mnd F Word Base R Q Base R M F ++ ⟨“ Q ”⟩ = M F · ˙ Q
108 105 46 100 107 syl3anc φ M F ++ ⟨“ Q ”⟩ = M F · ˙ Q
109 ovexd φ 0 ..^ H V
110 45 12 sseldd φ H Word Base R
111 60 110 wrdfd φ H : 0 ..^ H Base R
112 48 12 wrdfsupp φ finSupp 1 R H
113 29 31 36 109 111 112 18 gsumf1o φ M H = M H S
114 113 oveq2d φ N · ˙ M H = N · ˙ M H S
115 21 108 114 3eqtr3d φ M F · ˙ Q = N · ˙ M H S
116 29 106 cmn12 M CMnd T Base R M H S prefix H 1 Base R Q Base R T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q = M H S prefix H 1 · ˙ T · ˙ Q
117 36 54 98 100 116 syl13anc φ T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q = M H S prefix H 1 · ˙ T · ˙ Q
118 27 4 24 54 98 100 ringassd φ T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q = T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q
119 111 14 ffvelcdmd φ H K Base R
120 29 106 gsumccatsn M Mnd H S prefix H 1 Word Base R H K Base R M H S prefix H 1 ++ ⟨“ H K ”⟩ = M H S prefix H 1 · ˙ H K
121 105 92 119 120 syl3anc φ M H S prefix H 1 ++ ⟨“ H K ”⟩ = M H S prefix H 1 · ˙ H K
122 19 oveq2d φ M H S = M H S prefix H 1 ++ ⟨“ H K ”⟩
123 17 oveq2d φ M H S prefix H 1 · ˙ T · ˙ Q = M H S prefix H 1 · ˙ H K
124 121 122 123 3eqtr4d φ M H S = M H S prefix H 1 · ˙ T · ˙ Q
125 117 118 124 3eqtr4rd φ M H S = T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q
126 125 oveq2d φ N · ˙ M H S = N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q
127 27 4 24 52 54 98 ringassd φ N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1 = N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1
128 127 oveq1d φ N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q = N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q
129 27 4 24 54 98 ringcld φ T · ˙ M H S prefix H 1 Base R
130 27 4 24 52 129 100 ringassd φ N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q = N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q
131 128 130 eqtr2d φ N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q = N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q
132 115 126 131 3eqtrd φ M F · ˙ Q = N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1 · ˙ Q
133 27 28 4 50 99 102 6 132 idomrcan φ M F = N · ˙ T · ˙ M H S prefix H 1
134 23 26 133 rspcedvdw φ l U M F = l · ˙ M H S prefix H 1
135 oveq1 k = l k · ˙ M H S prefix H 1 = l · ˙ M H S prefix H 1
136 135 eqeq2d k = l M F = k · ˙ M H S prefix H 1 M F = l · ˙ M H S prefix H 1
137 136 cbvrexvw k U M F = k · ˙ M H S prefix H 1 l U M F = l · ˙ M H S prefix H 1
138 134 137 sylibr φ k U M F = k · ˙ M H S prefix H 1
139 oveq2 g = H S prefix H 1 M g = M H S prefix H 1
140 139 oveq2d g = H S prefix H 1 k · ˙ M g = k · ˙ M H S prefix H 1
141 140 eqeq2d g = H S prefix H 1 M F = k · ˙ M g M F = k · ˙ M H S prefix H 1
142 141 rexbidv g = H S prefix H 1 k U M F = k · ˙ M g k U M F = k · ˙ M H S prefix H 1
143 eqeq1 g = H S prefix H 1 g = u · ˙ f F w H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
144 143 anbi2d g = H S prefix H 1 w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F g = u · ˙ f F w w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
145 144 rexbidv g = H S prefix H 1 u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F g = u · ˙ f F w u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
146 145 exbidv g = H S prefix H 1 w u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F g = u · ˙ f F w w u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
147 142 146 imbi12d g = H S prefix H 1 k U M F = k · ˙ M g w u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F g = u · ˙ f F w k U M F = k · ˙ M H S prefix H 1 w u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
148 147 11 91 rspcdva φ k U M F = k · ˙ M H S prefix H 1 w u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
149 138 148 mpd φ w u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
150 oveq1 d = u d · ˙ f F c = u · ˙ f F c
151 150 eqeq2d d = u H S prefix H 1 = d · ˙ f F c H S prefix H 1 = u · ˙ f F c
152 151 anbi2d d = u c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = d · ˙ f F c c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F c
153 152 cbvrexvw d U 0 ..^ F c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = d · ˙ f F c u U 0 ..^ F c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F c
154 f1oeq1 c = w c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F
155 coeq2 c = w F c = F w
156 155 oveq2d c = w u · ˙ f F c = u · ˙ f F w
157 156 eqeq2d c = w H S prefix H 1 = u · ˙ f F c H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
158 154 157 anbi12d c = w c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F c w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
159 158 rexbidv c = w u U 0 ..^ F c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F c u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
160 153 159 bitrid c = w d U 0 ..^ F c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = d · ˙ f F c u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
161 160 cbvexvw c d U 0 ..^ F c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = d · ˙ f F c w u U 0 ..^ F w : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = u · ˙ f F w
162 149 161 sylibr φ c d U 0 ..^ F c : 0 ..^ F 1-1 onto 0 ..^ F H S prefix H 1 = d · ˙ f F c