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Theorem gsumdixp

Description: Distribute a binary product of sums to a sum of binary products in a ring. (Contributed by Mario Carneiro, 8-Mar-2015) (Revised by AV, 10-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses gsumdixp.b B = Base R
gsumdixp.t · ˙ = R
gsumdixp.z 0 ˙ = 0 R
gsumdixp.i φ I V
gsumdixp.j φ J W
gsumdixp.r φ R Ring
gsumdixp.x φ x I X B
gsumdixp.y φ y J Y B
gsumdixp.xf φ finSupp 0 ˙ x I X
gsumdixp.yf φ finSupp 0 ˙ y J Y
Assertion gsumdixp φ R x I X · ˙ R y J Y = R x I , y J X · ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gsumdixp.b B = Base R
2 gsumdixp.t · ˙ = R
3 gsumdixp.z 0 ˙ = 0 R
4 gsumdixp.i φ I V
5 gsumdixp.j φ J W
6 gsumdixp.r φ R Ring
7 gsumdixp.x φ x I X B
8 gsumdixp.y φ y J Y B
9 gsumdixp.xf φ finSupp 0 ˙ x I X
10 gsumdixp.yf φ finSupp 0 ˙ y J Y
11 ringcmn R Ring R CMnd
12 6 11 syl φ R CMnd
13 5 adantr φ i I J W
14 6 adantr φ i I j J R Ring
15 7 fmpttd φ x I X : I B
16 simpl i I j J i I
17 ffvelrn x I X : I B i I x I X i B
18 15 16 17 syl2an φ i I j J x I X i B
19 8 fmpttd φ y J Y : J B
20 simpr i I j J j J
21 ffvelrn y J Y : J B j J y J Y j B
22 19 20 21 syl2an φ i I j J y J Y j B
23 1 2 ringcl R Ring x I X i B y J Y j B x I X i · ˙ y J Y j B
24 14 18 22 23 syl3anc φ i I j J x I X i · ˙ y J Y j B
25 9 fsuppimpd φ x I X supp 0 ˙ Fin
26 10 fsuppimpd φ y J Y supp 0 ˙ Fin
27 xpfi x I X supp 0 ˙ Fin y J Y supp 0 ˙ Fin supp 0 ˙ x I X × supp 0 ˙ y J Y Fin
28 25 26 27 syl2anc φ supp 0 ˙ x I X × supp 0 ˙ y J Y Fin
29 ianor ¬ i supp 0 ˙ x I X j supp 0 ˙ y J Y ¬ i supp 0 ˙ x I X ¬ j supp 0 ˙ y J Y
30 brxp i supp 0 ˙ x I X × supp 0 ˙ y J Y j i supp 0 ˙ x I X j supp 0 ˙ y J Y
31 29 30 xchnxbir ¬ i supp 0 ˙ x I X × supp 0 ˙ y J Y j ¬ i supp 0 ˙ x I X ¬ j supp 0 ˙ y J Y
32 simprl φ i I j J i I
33 eldif i I supp 0 ˙ x I X i I ¬ i supp 0 ˙ x I X
34 33 biimpri i I ¬ i supp 0 ˙ x I X i I supp 0 ˙ x I X
35 32 34 sylan φ i I j J ¬ i supp 0 ˙ x I X i I supp 0 ˙ x I X
36 15 adantr φ i I j J x I X : I B
37 ssidd φ i I j J x I X supp 0 ˙ x I X supp 0 ˙
38 4 adantr φ i I j J I V
39 3 fvexi 0 ˙ V
40 39 a1i φ i I j J 0 ˙ V
41 36 37 38 40 suppssr φ i I j J i I supp 0 ˙ x I X x I X i = 0 ˙
42 35 41 syldan φ i I j J ¬ i supp 0 ˙ x I X x I X i = 0 ˙
43 42 oveq1d φ i I j J ¬ i supp 0 ˙ x I X x I X i · ˙ y J Y j = 0 ˙ · ˙ y J Y j
44 1 2 3 ringlz R Ring y J Y j B 0 ˙ · ˙ y J Y j = 0 ˙
45 14 22 44 syl2anc φ i I j J 0 ˙ · ˙ y J Y j = 0 ˙
46 45 adantr φ i I j J ¬ i supp 0 ˙ x I X 0 ˙ · ˙ y J Y j = 0 ˙
47 43 46 eqtrd φ i I j J ¬ i supp 0 ˙ x I X x I X i · ˙ y J Y j = 0 ˙
48 simprr φ i I j J j J
49 eldif j J supp 0 ˙ y J Y j J ¬ j supp 0 ˙ y J Y
50 49 biimpri j J ¬ j supp 0 ˙ y J Y j J supp 0 ˙ y J Y
51 48 50 sylan φ i I j J ¬ j supp 0 ˙ y J Y j J supp 0 ˙ y J Y
52 19 adantr φ i I j J y J Y : J B
53 ssidd φ i I j J y J Y supp 0 ˙ y J Y supp 0 ˙
54 5 adantr φ i I j J J W
55 52 53 54 40 suppssr φ i I j J j J supp 0 ˙ y J Y y J Y j = 0 ˙
56 51 55 syldan φ i I j J ¬ j supp 0 ˙ y J Y y J Y j = 0 ˙
57 56 oveq2d φ i I j J ¬ j supp 0 ˙ y J Y x I X i · ˙ y J Y j = x I X i · ˙ 0 ˙
58 1 2 3 ringrz R Ring x I X i B x I X i · ˙ 0 ˙ = 0 ˙
59 14 18 58 syl2anc φ i I j J x I X i · ˙ 0 ˙ = 0 ˙
60 59 adantr φ i I j J ¬ j supp 0 ˙ y J Y x I X i · ˙ 0 ˙ = 0 ˙
61 57 60 eqtrd φ i I j J ¬ j supp 0 ˙ y J Y x I X i · ˙ y J Y j = 0 ˙
62 47 61 jaodan φ i I j J ¬ i supp 0 ˙ x I X ¬ j supp 0 ˙ y J Y x I X i · ˙ y J Y j = 0 ˙
63 31 62 sylan2b φ i I j J ¬ i supp 0 ˙ x I X × supp 0 ˙ y J Y j x I X i · ˙ y J Y j = 0 ˙
64 63 anasss φ i I j J ¬ i supp 0 ˙ x I X × supp 0 ˙ y J Y j x I X i · ˙ y J Y j = 0 ˙
65 1 3 12 4 13 24 28 64 gsum2d2 φ R i I , j J x I X i · ˙ y J Y j = R i I R j J x I X i · ˙ y J Y j
66 nffvmpt1 _ x x I X i
67 nfcv _ x · ˙
68 nfcv _ x y J Y j
69 66 67 68 nfov _ x x I X i · ˙ y J Y j
70 nfcv _ y x I X i
71 nfcv _ y · ˙
72 nffvmpt1 _ y y J Y j
73 70 71 72 nfov _ y x I X i · ˙ y J Y j
74 nfcv _ i x I X x · ˙ y J Y y
75 nfcv _ j x I X x · ˙ y J Y y
76 fveq2 i = x x I X i = x I X x
77 fveq2 j = y y J Y j = y J Y y
78 76 77 oveqan12d i = x j = y x I X i · ˙ y J Y j = x I X x · ˙ y J Y y
79 69 73 74 75 78 cbvmpo i I , j J x I X i · ˙ y J Y j = x I , y J x I X x · ˙ y J Y y
80 simp2 φ x I y J x I
81 7 3adant3 φ x I y J X B
82 eqid x I X = x I X
83 82 fvmpt2 x I X B x I X x = X
84 80 81 83 syl2anc φ x I y J x I X x = X
85 simp3 φ x I y J y J
86 eqid y J Y = y J Y
87 86 fvmpt2 y J Y B y J Y y = Y
88 85 8 87 3imp3i2an φ x I y J y J Y y = Y
89 84 88 oveq12d φ x I y J x I X x · ˙ y J Y y = X · ˙ Y
90 89 mpoeq3dva φ x I , y J x I X x · ˙ y J Y y = x I , y J X · ˙ Y
91 79 90 syl5eq φ i I , j J x I X i · ˙ y J Y j = x I , y J X · ˙ Y
92 91 oveq2d φ R i I , j J x I X i · ˙ y J Y j = R x I , y J X · ˙ Y
93 nfcv _ x R
94 nfcv _ x Σ𝑔
95 nfcv _ x J
96 95 69 nfmpt _ x j J x I X i · ˙ y J Y j
97 93 94 96 nfov _ x R j J x I X i · ˙ y J Y j
98 nfcv _ i R y J x I X x · ˙ y J Y y
99 76 oveq1d i = x x I X i · ˙ y J Y j = x I X x · ˙ y J Y j
100 99 mpteq2dv i = x j J x I X i · ˙ y J Y j = j J x I X x · ˙ y J Y j
101 nfcv _ y x I X x
102 101 71 72 nfov _ y x I X x · ˙ y J Y j
103 77 oveq2d j = y x I X x · ˙ y J Y j = x I X x · ˙ y J Y y
104 102 75 103 cbvmpt j J x I X x · ˙ y J Y j = y J x I X x · ˙ y J Y y
105 100 104 eqtrdi i = x j J x I X i · ˙ y J Y j = y J x I X x · ˙ y J Y y
106 105 oveq2d i = x R j J x I X i · ˙ y J Y j = R y J x I X x · ˙ y J Y y
107 97 98 106 cbvmpt i I R j J x I X i · ˙ y J Y j = x I R y J x I X x · ˙ y J Y y
108 89 3expa φ x I y J x I X x · ˙ y J Y y = X · ˙ Y
109 108 mpteq2dva φ x I y J x I X x · ˙ y J Y y = y J X · ˙ Y
110 109 oveq2d φ x I R y J x I X x · ˙ y J Y y = R y J X · ˙ Y
111 110 mpteq2dva φ x I R y J x I X x · ˙ y J Y y = x I R y J X · ˙ Y
112 107 111 syl5eq φ i I R j J x I X i · ˙ y J Y j = x I R y J X · ˙ Y
113 112 oveq2d φ R i I R j J x I X i · ˙ y J Y j = R x I R y J X · ˙ Y
114 65 92 113 3eqtr3d φ R x I , y J X · ˙ Y = R x I R y J X · ˙ Y
115 eqid + R = + R
116 6 adantr φ x I R Ring
117 5 adantr φ x I J W
118 8 adantlr φ x I y J Y B
119 10 adantr φ x I finSupp 0 ˙ y J Y
120 1 3 115 2 116 117 7 118 119 gsummulc2 φ x I R y J X · ˙ Y = X · ˙ R y J Y
121 120 mpteq2dva φ x I R y J X · ˙ Y = x I X · ˙ R y J Y
122 121 oveq2d φ R x I R y J X · ˙ Y = R x I X · ˙ R y J Y
123 1 3 12 5 19 10 gsumcl φ R y J Y B
124 1 3 115 2 6 4 123 7 9 gsummulc1 φ R x I X · ˙ R y J Y = R x I X · ˙ R y J Y
125 114 122 124 3eqtrrd φ R x I X · ˙ R y J Y = R x I , y J X · ˙ Y