Metamath Proof Explorer


Theorem dfufd2lem

Description: Lemma for dfufd2 . (Contributed by Thierry Arnoux, 6-Jun-2025)

Ref Expression
Hypotheses dfufd2.b B = Base R
dfufd2.0 0 ˙ = 0 R
dfufd2.u U = Unit R
dfufd2.p P = RPrime R
dfufd2.m M = mulGrp R
dfufd2lem.1 φ R IDomn
dfufd2lem.2 φ I PrmIdeal R
dfufd2lem.3 φ F Word P
dfufd2lem.4 φ M F I
dfufd2lem.5 φ M F 0 ˙
Assertion dfufd2lem φ I P

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dfufd2.b B = Base R
2 dfufd2.0 0 ˙ = 0 R
3 dfufd2.u U = Unit R
4 dfufd2.p P = RPrime R
5 dfufd2.m M = mulGrp R
6 dfufd2lem.1 φ R IDomn
7 dfufd2lem.2 φ I PrmIdeal R
8 dfufd2lem.3 φ F Word P
9 dfufd2lem.4 φ M F I
10 dfufd2lem.5 φ M F 0 ˙
11 simpr φ i 0 ..^ F F i I F i I
12 eqidd φ i 0 ..^ F F i I F = F
13 8 ad2antrr φ i 0 ..^ F F i I F Word P
14 12 13 wrdfd φ i 0 ..^ F F i I F : 0 ..^ F P
15 simplr φ i 0 ..^ F F i I i 0 ..^ F
16 14 15 ffvelcdmd φ i 0 ..^ F F i I F i P
17 inelcm F i I F i P I P
18 11 16 17 syl2anc φ i 0 ..^ F F i I I P
19 id φ φ
20 oveq2 g = M g = M
21 20 eleq1d g = M g I M I
22 20 neeq1d g = M g 0 ˙ M 0 ˙
23 21 22 3anbi23d g = φ M g I M g 0 ˙ φ M I M 0 ˙
24 fveq2 g = g =
25 24 oveq2d g = 0 ..^ g = 0 ..^
26 fveq1 g = g i = i
27 26 eleq1d g = g i I i I
28 25 27 rexeqbidv g = i 0 ..^ g g i I i 0 ..^ i I
29 23 28 imbi12d g = φ M g I M g 0 ˙ i 0 ..^ g g i I φ M I M 0 ˙ i 0 ..^ i I
30 oveq2 g = f M g = M f
31 30 eleq1d g = f M g I M f I
32 30 neeq1d g = f M g 0 ˙ M f 0 ˙
33 31 32 3anbi23d g = f φ M g I M g 0 ˙ φ M f I M f 0 ˙
34 fveq2 g = f g = f
35 34 oveq2d g = f 0 ..^ g = 0 ..^ f
36 fveq1 g = f g i = f i
37 36 eleq1d g = f g i I f i I
38 35 37 rexeqbidv g = f i 0 ..^ g g i I i 0 ..^ f f i I
39 33 38 imbi12d g = f φ M g I M g 0 ˙ i 0 ..^ g g i I φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I
40 oveq2 g = f ++ ⟨“ p ”⟩ M g = M f ++ ⟨“ p ”⟩
41 40 eleq1d g = f ++ ⟨“ p ”⟩ M g I M f ++ ⟨“ p ”⟩ I
42 40 neeq1d g = f ++ ⟨“ p ”⟩ M g 0 ˙ M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙
43 41 42 3anbi23d g = f ++ ⟨“ p ”⟩ φ M g I M g 0 ˙ φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙
44 fveq2 g = f ++ ⟨“ p ”⟩ g = f ++ ⟨“ p ”⟩
45 44 oveq2d g = f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ..^ g = 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩
46 fveq1 g = f ++ ⟨“ p ”⟩ g i = f ++ ⟨“ p ”⟩ i
47 46 eleq1d g = f ++ ⟨“ p ”⟩ g i I f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
48 45 47 rexeqbidv g = f ++ ⟨“ p ”⟩ i 0 ..^ g g i I i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
49 43 48 imbi12d g = f ++ ⟨“ p ”⟩ φ M g I M g 0 ˙ i 0 ..^ g g i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
50 oveq2 g = F M g = M F
51 50 eleq1d g = F M g I M F I
52 50 neeq1d g = F M g 0 ˙ M F 0 ˙
53 51 52 3anbi23d g = F φ M g I M g 0 ˙ φ M F I M F 0 ˙
54 fveq2 g = F g = F
55 54 oveq2d g = F 0 ..^ g = 0 ..^ F
56 fveq1 g = F g i = F i
57 56 eleq1d g = F g i I F i I
58 55 57 rexeqbidv g = F i 0 ..^ g g i I i 0 ..^ F F i I
59 53 58 imbi12d g = F φ M g I M g 0 ˙ i 0 ..^ g g i I φ M F I M F 0 ˙ i 0 ..^ F F i I
60 6 idomringd φ R Ring
61 eqid 1 R = 1 R
62 3 61 1unit R Ring 1 R U
63 60 62 syl φ 1 R U
64 63 ad2antrr φ M I M 0 ˙ 1 R U
65 5 61 ringidval 1 R = 0 M
66 65 gsum0 M = 1 R
67 simplr φ M I M 0 ˙ M I
68 66 67 eqeltrrid φ M I M 0 ˙ 1 R I
69 60 ad2antrr φ M I M 0 ˙ R Ring
70 7 ad2antrr φ M I M 0 ˙ I PrmIdeal R
71 prmidlidl R Ring I PrmIdeal R I LIdeal R
72 69 70 71 syl2anc φ M I M 0 ˙ I LIdeal R
73 1 3 64 68 69 72 lidlunitel φ M I M 0 ˙ I = B
74 eqid R = R
75 1 74 prmidlnr R Ring I PrmIdeal R I B
76 69 70 75 syl2anc φ M I M 0 ˙ I B
77 73 76 pm2.21ddne φ M I M 0 ˙ i 0 ..^ i I
78 77 3impa φ M I M 0 ˙ i 0 ..^ i I
79 simpllr f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ φ
80 simp-4r f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ M f I
81 6 idomdomd φ R Domn
82 81 ad3antlr f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ R Domn
83 6 adantr φ p P R IDomn
84 simpr φ p P p P
85 1 4 83 84 rprmcl φ p P p B
86 4 2 83 84 rprmnz φ p P p 0 ˙
87 85 86 eldifsnd φ p P p B 0 ˙
88 87 ex φ p P p B 0 ˙
89 88 ssrdv φ P B 0 ˙
90 sswrd P B 0 ˙ Word P Word B 0 ˙
91 89 90 syl φ Word P Word B 0 ˙
92 91 ad3antlr f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ Word P Word B 0 ˙
93 simpll f Word P p P φ f Word P
94 93 ad5ant13 f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ f Word P
95 92 94 sseldd f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ f Word B 0 ˙
96 1 5 2 82 95 domnprodn0 f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ M f 0 ˙
97 79 80 96 3jca f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ φ M f I M f 0 ˙
98 lencl f Word P f 0
99 fzossfzop1 f 0 0 ..^ f 0 ..^ f + 1
100 94 98 99 3syl f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ 0 ..^ f 0 ..^ f + 1
101 ccatws1len f Word P f ++ ⟨“ p ”⟩ = f + 1
102 94 101 syl f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ f ++ ⟨“ p ”⟩ = f + 1
103 102 oveq2d f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ = 0 ..^ f + 1
104 100 103 sseqtrrd f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ 0 ..^ f 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩
105 94 ad2antrr f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f f i I f Word P
106 simplr f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f f i I i 0 ..^ f
107 ccats1val1 f Word P i 0 ..^ f f ++ ⟨“ p ”⟩ i = f i
108 105 106 107 syl2anc f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f f i I f ++ ⟨“ p ”⟩ i = f i
109 simpr f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f f i I f i I
110 108 109 eqeltrd f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f f i I f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
111 110 ex f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f f i I f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
112 111 reximdva f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f f i I i 0 ..^ f f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
113 ssrexv 0 ..^ f 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ i 0 ..^ f f ++ ⟨“ p ”⟩ i I i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
114 104 112 113 sylsyld f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f f i I i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
115 97 114 embantd f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
116 115 imp f Word P p P M f I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
117 116 an62ds f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ M f I i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
118 fveq2 i = f f ++ ⟨“ p ”⟩ i = f ++ ⟨“ p ”⟩ f
119 118 eleq1d i = f f ++ ⟨“ p ”⟩ i I f ++ ⟨“ p ”⟩ f I
120 98 ad5antr f Word P p P p I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ f 0
121 fzonn0p1 f 0 f 0 ..^ f + 1
122 120 121 syl f Word P p P p I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ f 0 ..^ f + 1
123 101 ad5antr f Word P p P p I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ f ++ ⟨“ p ”⟩ = f + 1
124 123 oveq2d f Word P p P p I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ = 0 ..^ f + 1
125 122 124 eleqtrrd f Word P p P p I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ f 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩
126 ccatws1ls f Word P p P f ++ ⟨“ p ”⟩ f = p
127 126 ad4antr f Word P p P p I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ f ++ ⟨“ p ”⟩ f = p
128 simp-4r f Word P p P p I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ p I
129 127 128 eqeltrd f Word P p P p I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ f ++ ⟨“ p ”⟩ f I
130 119 125 129 rspcedvdw f Word P p P p I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
131 130 adantr f Word P p P p I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
132 131 an62ds f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ p I i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
133 6 idomcringd φ R CRing
134 133 ad3antlr f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ R CRing
135 7 ad3antlr f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ I PrmIdeal R
136 5 1 mgpbas B = Base M
137 5 crngmgp R CRing M CMnd
138 133 137 syl φ M CMnd
139 138 adantl f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M CMnd
140 ovexd f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ 0 ..^ f V
141 eqidd f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ f = f
142 simplll f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ f Word P
143 141 142 wrdfd f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ f : 0 ..^ f P
144 85 ex φ p P p B
145 144 ssrdv φ P B
146 145 adantl f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ P B
147 143 146 fssd f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ f : 0 ..^ f B
148 fvexd f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ 1 R V
149 148 142 wrdfsupp f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ finSupp 1 R f
150 136 65 139 140 147 149 gsumcl f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f B
151 150 ad2antrr f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ M f B
152 145 adantl f Word P p P φ P B
153 simplr f Word P p P φ p P
154 152 153 sseldd f Word P p P φ p B
155 154 ad5ant13 f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ p B
156 138 cmnmndd φ M Mnd
157 156 adantl f Word P p P φ M Mnd
158 sswrd P B Word P Word B
159 145 158 syl φ Word P Word B
160 159 adantl f Word P p P φ Word P Word B
161 160 93 sseldd f Word P p P φ f Word B
162 5 74 mgpplusg R = + M
163 136 162 gsumccatsn M Mnd f Word B p B M f ++ ⟨“ p ”⟩ = M f R p
164 157 161 154 163 syl3anc f Word P p P φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ = M f R p
165 164 ad5ant13 f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ M f ++ ⟨“ p ”⟩ = M f R p
166 simplr f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I
167 165 166 eqeltrrd f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ M f R p I
168 1 74 prmidlc R CRing I PrmIdeal R M f B p B M f R p I M f I p I
169 134 135 151 155 167 168 syl23anc f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ M f I p I
170 117 132 169 mpjaodan f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
171 170 exp41 f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
172 171 3impd f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
173 172 ex f Word P p P φ M f I M f 0 ˙ i 0 ..^ f f i I φ M f ++ ⟨“ p ”⟩ I M f ++ ⟨“ p ”⟩ 0 ˙ i 0 ..^ f ++ ⟨“ p ”⟩ f ++ ⟨“ p ”⟩ i I
174 29 39 49 59 78 173 wrdind F Word P φ M F I M F 0 ˙ i 0 ..^ F F i I
175 174 imp F Word P φ M F I M F 0 ˙ i 0 ..^ F F i I
176 8 19 9 10 175 syl13anc φ i 0 ..^ F F i I
177 18 176 r19.29a φ I P