Metamath Proof Explorer


Theorem aks6d1c1p5

Description: The product of exponents is introspective. (Contributed by metakunt, 26-Apr-2025)

Ref Expression
Hypotheses aks6d1c1p5.1 ⊢ ∼ ˙ = e f | e ∈ ℕ ∧ f ∈ B ∧ ∀ y ∈ V PrimRoots R e × ˙ O ⁡ f ⁡ y = O ⁡ f ⁡ e × ˙ y
aks6d1c1p5.2 ⊢ S = Poly 1 ⁡ K
aks6d1c1p5.3 ⊢ B = Base S
aks6d1c1p5.4 ⊢ X = var 1 ⁡ K
aks6d1c1p5.5 ⊢ W = mulGrp S
aks6d1c1p5.6 ⊢ V = mulGrp K
aks6d1c1p5.7 ⊢ × ˙ = ⋅ V
aks6d1c1p5.8 ⊢ C = algSc ⁡ S
aks6d1c1p5.10 ⊢ P = chr ⁡ K
aks6d1c1p5.11 ⊢ O = eval 1 ⁡ K
aks6d1c1p5.12 ⊢ + ˙ = + S
aks6d1c1p5.13 ⊢ φ → K ∈ Field
aks6d1c1p5.14 ⊢ φ → P ∈ ℙ
aks6d1c1p5.15 ⊢ φ → R ∈ ℕ
aks6d1c1p5.16 ⊢ φ → E gcd R = 1
aks6d1c1p5.17 ⊢ φ → P ∥ N
aks6d1c1p5.18 ⊢ φ → D ∼ ˙ F
aks6d1c1p5.19 ⊢ φ → E ∼ ˙ F
Assertion aks6d1c1p5 ⊢ φ → D ⁢ E ∼ ˙ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 aks6d1c1p5.1 ⊢ ∼ ˙ = e f | e ∈ ℕ ∧ f ∈ B ∧ ∀ y ∈ V PrimRoots R e × ˙ O ⁡ f ⁡ y = O ⁡ f ⁡ e × ˙ y
2 aks6d1c1p5.2 ⊢ S = Poly 1 ⁡ K
3 aks6d1c1p5.3 ⊢ B = Base S
4 aks6d1c1p5.4 ⊢ X = var 1 ⁡ K
5 aks6d1c1p5.5 ⊢ W = mulGrp S
6 aks6d1c1p5.6 ⊢ V = mulGrp K
7 aks6d1c1p5.7 ⊢ × ˙ = ⋅ V
8 aks6d1c1p5.8 ⊢ C = algSc ⁡ S
9 aks6d1c1p5.10 ⊢ P = chr ⁡ K
10 aks6d1c1p5.11 ⊢ O = eval 1 ⁡ K
11 aks6d1c1p5.12 ⊢ + ˙ = + S
12 aks6d1c1p5.13 ⊢ φ → K ∈ Field
13 aks6d1c1p5.14 ⊢ φ → P ∈ ℙ
14 aks6d1c1p5.15 ⊢ φ → R ∈ ℕ
15 aks6d1c1p5.16 ⊢ φ → E gcd R = 1
16 aks6d1c1p5.17 ⊢ φ → P ∥ N
17 aks6d1c1p5.18 ⊢ φ → D ∼ ˙ F
18 aks6d1c1p5.19 ⊢ φ → E ∼ ˙ F
19 12 fldcrngd ⊢ φ → K ∈ CRing
20 6 crngmgp ⊢ K ∈ CRing → V ∈ CMnd
21 19 20 syl ⊢ φ → V ∈ CMnd
22 21 cmnmndd ⊢ φ → V ∈ Mnd
23 22 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → V ∈ Mnd
24 1 17 aks6d1c1p1rcl ⊢ φ → D ∈ ℕ ∧ F ∈ B
25 24 simpld ⊢ φ → D ∈ ℕ
26 25 nnnn0d ⊢ φ → D ∈ ℕ 0
27 26 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D ∈ ℕ 0
28 1 18 aks6d1c1p1rcl ⊢ φ → E ∈ ℕ ∧ F ∈ B
29 28 simpld ⊢ φ → E ∈ ℕ
30 29 nnnn0d ⊢ φ → E ∈ ℕ 0
31 30 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → E ∈ ℕ 0
32 eqid ⊢ Base K = Base K
33 19 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → K ∈ CRing
34 14 nnnn0d ⊢ φ → R ∈ ℕ 0
35 21 34 7 isprimroot ⊢ φ → y ∈ V PrimRoots R ↔ y ∈ Base V ∧ R × ˙ y = 0 V ∧ ∀ q ∈ ℕ 0 q × ˙ y = 0 V → R ∥ q
36 35 biimpd ⊢ φ → y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base V ∧ R × ˙ y = 0 V ∧ ∀ q ∈ ℕ 0 q × ˙ y = 0 V → R ∥ q
37 36 imp ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base V ∧ R × ˙ y = 0 V ∧ ∀ q ∈ ℕ 0 q × ˙ y = 0 V → R ∥ q
38 37 simp1d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base V
39 6 32 mgpbas ⊢ Base K = Base V
40 39 a1i ⊢ φ → Base K = Base V
41 40 eqcomd ⊢ φ → Base V = Base K
42 41 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → Base V = Base K
43 38 42 eleqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base K
44 24 simprd ⊢ φ → F ∈ B
45 44 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → F ∈ B
46 10 2 32 3 33 43 45 fveval1fvcl ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → O ⁡ F ⁡ y ∈ Base K
47 42 eleq2d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → O ⁡ F ⁡ y ∈ Base V ↔ O ⁡ F ⁡ y ∈ Base K
48 46 47 mpbird ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → O ⁡ F ⁡ y ∈ Base V
49 27 31 48 3jca ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D ∈ ℕ 0 ∧ E ∈ ℕ 0 ∧ O ⁡ F ⁡ y ∈ Base V
50 eqid ⊢ Base V = Base V
51 50 7 mulgnn0ass ⊢ V ∈ Mnd ∧ D ∈ ℕ 0 ∧ E ∈ ℕ 0 ∧ O ⁡ F ⁡ y ∈ Base V → D ⁢ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = D × ˙ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y
52 23 49 51 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D ⁢ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = D × ˙ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y
53 eqidd ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l = l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l
54 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R ∧ l = y → l = y
55 54 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R ∧ l = y → E × ˙ l = E × ˙ y
56 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → y ∈ V PrimRoots R
57 50 7 23 31 38 mulgnn0cld ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → E × ˙ y ∈ Base V
58 53 55 56 57 fvmptd ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y = E × ˙ y
59 58 fveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y = O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
60 59 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y = D × ˙ O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
61 60 eqcomd ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D × ˙ O ⁡ F ⁡ E × ˙ y = D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y
62 2fveq3 ⊢ i = y → O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y
63 62 oveq2d ⊢ i = y → D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y
64 fveq2 ⊢ i = y → l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y
65 64 oveq2d ⊢ i = y → D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y
66 65 fveq2d ⊢ i = y → O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y
67 63 66 eqeq12d ⊢ i = y → D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i ↔ D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y
68 1 44 25 aks6d1c1p1 ⊢ φ → D ∼ ˙ F ↔ ∀ y ∈ V PrimRoots R D × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ y
69 68 biimpd ⊢ φ → D ∼ ˙ F → ∀ y ∈ V PrimRoots R D × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ y
70 17 69 mpd ⊢ φ → ∀ y ∈ V PrimRoots R D × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ y
71 7 oveqi ⊢ E × ˙ l = E ⋅ V l
72 71 a1i ⊢ l ∈ V PrimRoots R → E × ˙ l = E ⋅ V l
73 72 mpteq2ia ⊢ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l = l ∈ V PrimRoots R ⟼ E ⋅ V l
74 73 21 14 29 15 primrootscoprbij2 ⊢ φ → l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l : V PrimRoots R ⟶ 1-1 onto V PrimRoots R
75 f1ofo ⊢ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l : V PrimRoots R ⟶ 1-1 onto V PrimRoots R → l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l : V PrimRoots R ⟶ onto V PrimRoots R
76 74 75 syl ⊢ φ → l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l : V PrimRoots R ⟶ onto V PrimRoots R
77 fveq2 ⊢ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = y → O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = O ⁡ F ⁡ y
78 77 oveq2d ⊢ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = y → D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = D × ˙ O ⁡ F ⁡ y
79 oveq2 ⊢ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = y → D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = D × ˙ y
80 79 fveq2d ⊢ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = y → O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = O ⁡ F ⁡ D × ˙ y
81 78 80 eqeq12d ⊢ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = y → D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i ↔ D × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ y
82 81 cbvfo ⊢ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l : V PrimRoots R ⟶ onto V PrimRoots R → ∀ i ∈ V PrimRoots R D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i ↔ ∀ y ∈ V PrimRoots R D × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ y
83 76 82 syl ⊢ φ → ∀ i ∈ V PrimRoots R D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i ↔ ∀ y ∈ V PrimRoots R D × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ y
84 70 83 mpbird ⊢ φ → ∀ i ∈ V PrimRoots R D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i
85 84 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → ∀ i ∈ V PrimRoots R D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i = O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ i
86 67 85 56 rspcdva ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y
87 58 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y = D × ˙ E × ˙ y
88 87 fveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → O ⁡ F ⁡ D × ˙ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ E × ˙ y
89 86 88 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D × ˙ O ⁡ F ⁡ l ∈ V PrimRoots R ⟼ E × ˙ l ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ E × ˙ y
90 61 89 eqtr2d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → O ⁡ F ⁡ D × ˙ E × ˙ y = D × ˙ O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
91 fveq2 ⊢ z = y → O ⁡ F ⁡ z = O ⁡ F ⁡ y
92 91 oveq2d ⊢ z = y → E × ˙ O ⁡ F ⁡ z = E × ˙ O ⁡ F ⁡ y
93 oveq2 ⊢ z = y → E × ˙ z = E × ˙ y
94 93 fveq2d ⊢ z = y → O ⁡ F ⁡ E × ˙ z = O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
95 92 94 eqeq12d ⊢ z = y → E × ˙ O ⁡ F ⁡ z = O ⁡ F ⁡ E × ˙ z ↔ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
96 1 44 29 aks6d1c1p1 ⊢ φ → E ∼ ˙ F ↔ ∀ y ∈ V PrimRoots R E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
97 96 biimpd ⊢ φ → E ∼ ˙ F → ∀ y ∈ V PrimRoots R E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
98 18 97 mpd ⊢ φ → ∀ y ∈ V PrimRoots R E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
99 nfv ⊢ Ⅎ y E × ˙ O ⁡ F ⁡ z = O ⁡ F ⁡ E × ˙ z
100 nfv ⊢ Ⅎ z E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
101 99 100 95 cbvralw ⊢ ∀ z ∈ V PrimRoots R E × ˙ O ⁡ F ⁡ z = O ⁡ F ⁡ E × ˙ z ↔ ∀ y ∈ V PrimRoots R E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
102 98 101 sylibr ⊢ φ → ∀ z ∈ V PrimRoots R E × ˙ O ⁡ F ⁡ z = O ⁡ F ⁡ E × ˙ z
103 102 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → ∀ z ∈ V PrimRoots R E × ˙ O ⁡ F ⁡ z = O ⁡ F ⁡ E × ˙ z
104 95 103 56 rspcdva ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ E × ˙ y
105 104 eqcomd ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → O ⁡ F ⁡ E × ˙ y = E × ˙ O ⁡ F ⁡ y
106 105 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D × ˙ O ⁡ F ⁡ E × ˙ y = D × ˙ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y
107 90 106 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → O ⁡ F ⁡ D × ˙ E × ˙ y = D × ˙ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y
108 107 eqcomd ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D × ˙ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D × ˙ E × ˙ y
109 27 31 38 3jca ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D ∈ ℕ 0 ∧ E ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ Base V
110 50 7 mulgnn0ass ⊢ V ∈ Mnd ∧ D ∈ ℕ 0 ∧ E ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ Base V → D ⁢ E × ˙ y = D × ˙ E × ˙ y
111 110 eqcomd ⊢ V ∈ Mnd ∧ D ∈ ℕ 0 ∧ E ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ Base V → D × ˙ E × ˙ y = D ⁢ E × ˙ y
112 23 109 111 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D × ˙ E × ˙ y = D ⁢ E × ˙ y
113 112 fveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → O ⁡ F ⁡ D × ˙ E × ˙ y = O ⁡ F ⁡ D ⁢ E × ˙ y
114 52 108 113 3eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → D ⁢ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D ⁢ E × ˙ y
115 114 ralrimiva ⊢ φ → ∀ y ∈ V PrimRoots R D ⁢ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D ⁢ E × ˙ y
116 25 29 nnmulcld ⊢ φ → D ⁢ E ∈ ℕ
117 1 44 116 aks6d1c1p1 ⊢ φ → D ⁢ E ∼ ˙ F ↔ ∀ y ∈ V PrimRoots R D ⁢ E × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ D ⁢ E × ˙ y
118 115 117 mpbird ⊢ φ → D ⁢ E ∼ ˙ F