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Theorem evlslem2

Description: A linear function on the polynomial ring which is multiplicative on scaled monomials is generally multiplicative. (Contributed by Stefan O'Rear, 9-Mar-2015) (Revised by AV, 11-Apr-2024)

Ref Expression
Hypotheses evlslem2.p P = I mPoly R
evlslem2.b B = Base P
evlslem2.m · ˙ = S
evlslem2.z 0 ˙ = 0 R
evlslem2.d D = h 0 I | h -1 Fin
evlslem2.i φ I W
evlslem2.r φ R CRing
evlslem2.s φ S CRing
evlslem2.e1 φ E P GrpHom S
evlslem2.e2 φ x B y B j D i D E k D if k = j + f i x j R y i 0 ˙ = E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ E k D if k = i y i 0 ˙
Assertion evlslem2 φ x B y B E x P y = E x · ˙ E y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 evlslem2.p P = I mPoly R
2 evlslem2.b B = Base P
3 evlslem2.m · ˙ = S
4 evlslem2.z 0 ˙ = 0 R
5 evlslem2.d D = h 0 I | h -1 Fin
6 evlslem2.i φ I W
7 evlslem2.r φ R CRing
8 evlslem2.s φ S CRing
9 evlslem2.e1 φ E P GrpHom S
10 evlslem2.e2 φ x B y B j D i D E k D if k = j + f i x j R y i 0 ˙ = E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ E k D if k = i y i 0 ˙
11 eqid P = P
12 eqid 0 P = 0 P
13 ovex 0 I V
14 5 13 rabex2 D V
15 14 a1i φ x B y B D V
16 crngring R CRing R Ring
17 7 16 syl φ R Ring
18 1 mplring I W R Ring P Ring
19 6 17 18 syl2anc φ P Ring
20 19 adantr φ x B y B P Ring
21 eqid Base R = Base R
22 6 ad2antrr φ x B y B j D I W
23 17 ad2antrr φ x B y B j D R Ring
24 simprl φ x B y B x B
25 1 21 2 5 24 mplelf φ x B y B x : D Base R
26 25 ffvelrnda φ x B y B j D x j Base R
27 simpr φ x B y B j D j D
28 1 5 4 21 22 23 2 26 27 mplmon2cl φ x B y B j D k D if k = j x j 0 ˙ B
29 6 ad2antrr φ x B y B i D I W
30 17 ad2antrr φ x B y B i D R Ring
31 simprr φ x B y B y B
32 1 21 2 5 31 mplelf φ x B y B y : D Base R
33 32 ffvelrnda φ x B y B i D y i Base R
34 simpr φ x B y B i D i D
35 1 5 4 21 29 30 2 33 34 mplmon2cl φ x B y B i D k D if k = i y i 0 ˙ B
36 14 mptex j D k D if k = j y j 0 ˙ V
37 funmpt Fun j D k D if k = j y j 0 ˙
38 fvex 0 P V
39 36 37 38 3pm3.2i j D k D if k = j y j 0 ˙ V Fun j D k D if k = j y j 0 ˙ 0 P V
40 39 a1i φ y B j D k D if k = j y j 0 ˙ V Fun j D k D if k = j y j 0 ˙ 0 P V
41 simpr φ y B y B
42 7 adantr φ y B R CRing
43 1 2 4 41 42 mplelsfi φ y B finSupp 0 ˙ y
44 43 fsuppimpd φ y B y supp 0 ˙ Fin
45 1 21 2 5 41 mplelf φ y B y : D Base R
46 ssidd φ y B y supp 0 ˙ y supp 0 ˙
47 14 a1i φ y B D V
48 4 fvexi 0 ˙ V
49 48 a1i φ y B 0 ˙ V
50 45 46 47 49 suppssr φ y B j D supp 0 ˙ y y j = 0 ˙
51 50 ifeq1d φ y B j D supp 0 ˙ y if k = j y j 0 ˙ = if k = j 0 ˙ 0 ˙
52 ifid if k = j 0 ˙ 0 ˙ = 0 ˙
53 51 52 eqtrdi φ y B j D supp 0 ˙ y if k = j y j 0 ˙ = 0 ˙
54 53 mpteq2dv φ y B j D supp 0 ˙ y k D if k = j y j 0 ˙ = k D 0 ˙
55 ringgrp R Ring R Grp
56 17 55 syl φ R Grp
57 1 5 4 12 6 56 mpl0 φ 0 P = D × 0 ˙
58 fconstmpt D × 0 ˙ = k D 0 ˙
59 57 58 eqtrdi φ 0 P = k D 0 ˙
60 59 ad2antrr φ y B j D supp 0 ˙ y 0 P = k D 0 ˙
61 54 60 eqtr4d φ y B j D supp 0 ˙ y k D if k = j y j 0 ˙ = 0 P
62 61 47 suppss2 φ y B j D k D if k = j y j 0 ˙ supp 0 P y supp 0 ˙
63 suppssfifsupp j D k D if k = j y j 0 ˙ V Fun j D k D if k = j y j 0 ˙ 0 P V y supp 0 ˙ Fin j D k D if k = j y j 0 ˙ supp 0 P y supp 0 ˙ finSupp 0 P j D k D if k = j y j 0 ˙
64 40 44 62 63 syl12anc φ y B finSupp 0 P j D k D if k = j y j 0 ˙
65 64 ralrimiva φ y B finSupp 0 P j D k D if k = j y j 0 ˙
66 fveq1 y = x y j = x j
67 66 ifeq1d y = x if k = j y j 0 ˙ = if k = j x j 0 ˙
68 67 mpteq2dv y = x k D if k = j y j 0 ˙ = k D if k = j x j 0 ˙
69 68 mpteq2dv y = x j D k D if k = j y j 0 ˙ = j D k D if k = j x j 0 ˙
70 69 breq1d y = x finSupp 0 P j D k D if k = j y j 0 ˙ finSupp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙
71 70 cbvralvw y B finSupp 0 P j D k D if k = j y j 0 ˙ x B finSupp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙
72 65 71 sylib φ x B finSupp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙
73 72 r19.21bi φ x B finSupp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙
74 73 adantrr φ x B y B finSupp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙
75 equequ2 i = j k = i k = j
76 fveq2 i = j y i = y j
77 75 76 ifbieq1d i = j if k = i y i 0 ˙ = if k = j y j 0 ˙
78 77 mpteq2dv i = j k D if k = i y i 0 ˙ = k D if k = j y j 0 ˙
79 78 cbvmptv i D k D if k = i y i 0 ˙ = j D k D if k = j y j 0 ˙
80 64 adantrl φ x B y B finSupp 0 P j D k D if k = j y j 0 ˙
81 79 80 eqbrtrid φ x B y B finSupp 0 P i D k D if k = i y i 0 ˙
82 2 11 12 15 15 20 28 35 74 81 gsumdixp φ x B y B P j D k D if k = j x j 0 ˙ P P i D k D if k = i y i 0 ˙ = P j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
83 82 fveq2d φ x B y B E P j D k D if k = j x j 0 ˙ P P i D k D if k = i y i 0 ˙ = E P j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
84 ringcmn P Ring P CMnd
85 19 84 syl φ P CMnd
86 85 adantr φ x B y B P CMnd
87 crngring S CRing S Ring
88 8 87 syl φ S Ring
89 88 adantr φ x B y B S Ring
90 ringmnd S Ring S Mnd
91 89 90 syl φ x B y B S Mnd
92 14 14 xpex D × D V
93 92 a1i φ x B y B D × D V
94 ghmmhm E P GrpHom S E P MndHom S
95 9 94 syl φ E P MndHom S
96 95 adantr φ x B y B E P MndHom S
97 19 ad2antrr φ x B y B j D i D P Ring
98 28 adantrr φ x B y B j D i D k D if k = j x j 0 ˙ B
99 35 adantrl φ x B y B j D i D k D if k = i y i 0 ˙ B
100 2 11 ringcl P Ring k D if k = j x j 0 ˙ B k D if k = i y i 0 ˙ B k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ B
101 97 98 99 100 syl3anc φ x B y B j D i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ B
102 101 ralrimivva φ x B y B j D i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ B
103 eqid j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
104 103 fmpo j D i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ B j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ : D × D B
105 102 104 sylib φ x B y B j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ : D × D B
106 14 14 mpoex j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ V
107 103 mpofun Fun j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
108 106 107 38 3pm3.2i j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ V Fun j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ 0 P V
109 108 a1i φ x B y B j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ V Fun j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ 0 P V
110 74 fsuppimpd φ x B y B j D k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 P Fin
111 81 fsuppimpd φ x B y B i D k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 P Fin
112 xpfi j D k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 P Fin i D k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 P Fin supp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙ × supp 0 P i D k D if k = i y i 0 ˙ Fin
113 110 111 112 syl2anc φ x B y B supp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙ × supp 0 P i D k D if k = i y i 0 ˙ Fin
114 2 12 11 20 28 35 15 15 evlslem4 φ x B y B j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 P supp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙ × supp 0 P i D k D if k = i y i 0 ˙
115 suppssfifsupp j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ V Fun j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ 0 P V supp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙ × supp 0 P i D k D if k = i y i 0 ˙ Fin j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 P supp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙ × supp 0 P i D k D if k = i y i 0 ˙ finSupp 0 P j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
116 109 113 114 115 syl12anc φ x B y B finSupp 0 P j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
117 2 12 86 91 93 96 105 116 gsummhm φ x B y B S E j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = E P j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
118 6 ad2antrr φ x B y B j D i D I W
119 7 ad2antrr φ x B y B j D i D R CRing
120 eqid R = R
121 simprl φ x B y B j D i D j D
122 simprr φ x B y B j D i D i D
123 26 adantrr φ x B y B j D i D x j Base R
124 33 adantrl φ x B y B j D i D y i Base R
125 1 5 4 21 118 119 11 120 121 122 123 124 mplmon2mul φ x B y B j D i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = k D if k = j + f i x j R y i 0 ˙
126 125 fveq2d φ x B y B j D i D E k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = E k D if k = j + f i x j R y i 0 ˙
127 10 anassrs φ x B y B j D i D E k D if k = j + f i x j R y i 0 ˙ = E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ E k D if k = i y i 0 ˙
128 126 127 eqtrd φ x B y B j D i D E k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ E k D if k = i y i 0 ˙
129 128 3impb φ x B y B j D i D E k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ E k D if k = i y i 0 ˙
130 129 mpoeq3dva φ x B y B j D , i D E k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = j D , i D E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ E k D if k = i y i 0 ˙
131 130 oveq2d φ x B y B S j D , i D E k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = S j D , i D E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ E k D if k = i y i 0 ˙
132 eqidd φ x B y B j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
133 eqid Base S = Base S
134 2 133 ghmf E P GrpHom S E : B Base S
135 9 134 syl φ E : B Base S
136 135 feqmptd φ E = z B E z
137 136 adantr φ x B y B E = z B E z
138 fveq2 z = k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ E z = E k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
139 101 132 137 138 fmpoco φ x B y B E j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = j D , i D E k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
140 139 oveq2d φ x B y B S E j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = S j D , i D E k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙
141 eqidd φ x B y B j D k D if k = j x j 0 ˙ = j D k D if k = j x j 0 ˙
142 fveq2 z = k D if k = j x j 0 ˙ E z = E k D if k = j x j 0 ˙
143 28 141 137 142 fmptco φ x B y B E j D k D if k = j x j 0 ˙ = j D E k D if k = j x j 0 ˙
144 143 oveq2d φ x B y B S E j D k D if k = j x j 0 ˙ = S j D E k D if k = j x j 0 ˙
145 eqidd φ x B y B i D k D if k = i y i 0 ˙ = i D k D if k = i y i 0 ˙
146 fveq2 z = k D if k = i y i 0 ˙ E z = E k D if k = i y i 0 ˙
147 35 145 137 146 fmptco φ x B y B E i D k D if k = i y i 0 ˙ = i D E k D if k = i y i 0 ˙
148 147 oveq2d φ x B y B S E i D k D if k = i y i 0 ˙ = S i D E k D if k = i y i 0 ˙
149 144 148 oveq12d φ x B y B S E j D k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ S E i D k D if k = i y i 0 ˙ = S j D E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ S i D E k D if k = i y i 0 ˙
150 eqid 0 S = 0 S
151 135 ad2antrr φ x B y B j D E : B Base S
152 151 28 ffvelrnd φ x B y B j D E k D if k = j x j 0 ˙ Base S
153 135 ad2antrr φ x B y B i D E : B Base S
154 153 35 ffvelrnd φ x B y B i D E k D if k = i y i 0 ˙ Base S
155 14 mptex j D E k D if k = j x j 0 ˙ V
156 funmpt Fun j D E k D if k = j x j 0 ˙
157 fvex 0 S V
158 155 156 157 3pm3.2i j D E k D if k = j x j 0 ˙ V Fun j D E k D if k = j x j 0 ˙ 0 S V
159 158 a1i φ x B y B j D E k D if k = j x j 0 ˙ V Fun j D E k D if k = j x j 0 ˙ 0 S V
160 ssidd φ j D k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 P j D k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 P
161 12 150 ghmid E P GrpHom S E 0 P = 0 S
162 9 161 syl φ E 0 P = 0 S
163 14 mptex k D if k = j x j 0 ˙ V
164 163 a1i φ j D k D if k = j x j 0 ˙ V
165 38 a1i φ 0 P V
166 160 162 164 165 suppssfv φ j D E k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 S j D k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 P
167 166 adantr φ x B y B j D E k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 S j D k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 P
168 suppssfifsupp j D E k D if k = j x j 0 ˙ V Fun j D E k D if k = j x j 0 ˙ 0 S V j D k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 P Fin j D E k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 S j D k D if k = j x j 0 ˙ supp 0 P finSupp 0 S j D E k D if k = j x j 0 ˙
169 159 110 167 168 syl12anc φ x B y B finSupp 0 S j D E k D if k = j x j 0 ˙
170 14 mptex i D E k D if k = i y i 0 ˙ V
171 funmpt Fun i D E k D if k = i y i 0 ˙
172 170 171 157 3pm3.2i i D E k D if k = i y i 0 ˙ V Fun i D E k D if k = i y i 0 ˙ 0 S V
173 172 a1i φ x B y B i D E k D if k = i y i 0 ˙ V Fun i D E k D if k = i y i 0 ˙ 0 S V
174 ssidd φ i D k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 P i D k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 P
175 14 mptex k D if k = i y i 0 ˙ V
176 175 a1i φ i D k D if k = i y i 0 ˙ V
177 174 162 176 165 suppssfv φ i D E k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 S i D k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 P
178 177 adantr φ x B y B i D E k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 S i D k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 P
179 suppssfifsupp i D E k D if k = i y i 0 ˙ V Fun i D E k D if k = i y i 0 ˙ 0 S V i D k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 P Fin i D E k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 S i D k D if k = i y i 0 ˙ supp 0 P finSupp 0 S i D E k D if k = i y i 0 ˙
180 173 111 178 179 syl12anc φ x B y B finSupp 0 S i D E k D if k = i y i 0 ˙
181 133 3 150 15 15 89 152 154 169 180 gsumdixp φ x B y B S j D E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ S i D E k D if k = i y i 0 ˙ = S j D , i D E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ E k D if k = i y i 0 ˙
182 149 181 eqtrd φ x B y B S E j D k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ S E i D k D if k = i y i 0 ˙ = S j D , i D E k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ E k D if k = i y i 0 ˙
183 131 140 182 3eqtr4d φ x B y B S E j D , i D k D if k = j x j 0 ˙ P k D if k = i y i 0 ˙ = S E j D k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ S E i D k D if k = i y i 0 ˙
184 83 117 183 3eqtr2d φ x B y B E P j D k D if k = j x j 0 ˙ P P i D k D if k = i y i 0 ˙ = S E j D k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ S E i D k D if k = i y i 0 ˙
185 6 adantr φ x B y B I W
186 17 adantr φ x B y B R Ring
187 1 5 4 2 185 186 24 mplcoe4 φ x B y B x = P j D k D if k = j x j 0 ˙
188 1 5 4 2 185 186 31 mplcoe4 φ x B y B y = P i D k D if k = i y i 0 ˙
189 187 188 oveq12d φ x B y B x P y = P j D k D if k = j x j 0 ˙ P P i D k D if k = i y i 0 ˙
190 189 fveq2d φ x B y B E x P y = E P j D k D if k = j x j 0 ˙ P P i D k D if k = i y i 0 ˙
191 187 fveq2d φ x B y B E x = E P j D k D if k = j x j 0 ˙
192 28 fmpttd φ x B y B j D k D if k = j x j 0 ˙ : D B
193 2 12 86 91 15 96 192 74 gsummhm φ x B y B S E j D k D if k = j x j 0 ˙ = E P j D k D if k = j x j 0 ˙
194 191 193 eqtr4d φ x B y B E x = S E j D k D if k = j x j 0 ˙
195 188 fveq2d φ x B y B E y = E P i D k D if k = i y i 0 ˙
196 35 fmpttd φ x B y B i D k D if k = i y i 0 ˙ : D B
197 2 12 86 91 15 96 196 81 gsummhm φ x B y B S E i D k D if k = i y i 0 ˙ = E P i D k D if k = i y i 0 ˙
198 195 197 eqtr4d φ x B y B E y = S E i D k D if k = i y i 0 ˙
199 194 198 oveq12d φ x B y B E x · ˙ E y = S E j D k D if k = j x j 0 ˙ · ˙ S E i D k D if k = i y i 0 ˙
200 184 190 199 3eqtr4d φ x B y B E x P y = E x · ˙ E y