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Theorem mplcoe5lem

Description: Lemma for mplcoe4 . (Contributed by AV, 7-Oct-2019)

Ref Expression
Hypotheses mplcoe1.p ⊢ P = I mPoly R
mplcoe1.d ⊢ D = f ∈ ℕ 0 I | f -1 ℕ ∈ Fin
mplcoe1.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
mplcoe1.o ⊢ 1 ˙ = 1 R
mplcoe1.i ⊢ φ → I ∈ W
mplcoe2.g ⊢ G = mulGrp P
mplcoe2.m ⊢ × ˙ = ⋅ G
mplcoe2.v ⊢ V = I mVar R
mplcoe5.r ⊢ φ → R ∈ Ring
mplcoe5.y ⊢ φ → Y ∈ D
mplcoe5.c ⊢ φ → ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I V ⁡ y + G V ⁡ x = V ⁡ x + G V ⁡ y
mplcoe5.s ⊢ φ → S ⊆ I
Assertion mplcoe5lem ⊢ φ → ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ⊆ Cntz ⁡ G ⁡ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mplcoe1.p ⊢ P = I mPoly R
2 mplcoe1.d ⊢ D = f ∈ ℕ 0 I | f -1 ℕ ∈ Fin
3 mplcoe1.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
4 mplcoe1.o ⊢ 1 ˙ = 1 R
5 mplcoe1.i ⊢ φ → I ∈ W
6 mplcoe2.g ⊢ G = mulGrp P
7 mplcoe2.m ⊢ × ˙ = ⋅ G
8 mplcoe2.v ⊢ V = I mVar R
9 mplcoe5.r ⊢ φ → R ∈ Ring
10 mplcoe5.y ⊢ φ → Y ∈ D
11 mplcoe5.c ⊢ φ → ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I V ⁡ y + G V ⁡ x = V ⁡ x + G V ⁡ y
12 mplcoe5.s ⊢ φ → S ⊆ I
13 vex ⊢ x ∈ V
14 eqid ⊢ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k = k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k
15 14 elrnmpt ⊢ x ∈ V → x ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ↔ ∃ k ∈ S x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k
16 13 15 mp1i ⊢ φ → x ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ↔ ∃ k ∈ S x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k
17 vex ⊢ y ∈ V
18 14 elrnmpt ⊢ y ∈ V → y ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ↔ ∃ k ∈ S y = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k
19 17 18 mp1i ⊢ φ → y ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ↔ ∃ k ∈ S y = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k
20 fveq2 ⊢ k = l → Y ⁡ k = Y ⁡ l
21 fveq2 ⊢ k = l → V ⁡ k = V ⁡ l
22 20 21 oveq12d ⊢ k = l → Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l
23 22 eqeq2d ⊢ k = l → y = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ↔ y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l
24 23 cbvrexvw ⊢ ∃ k ∈ S y = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ↔ ∃ l ∈ S y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l
25 eqid ⊢ Base P = Base P
26 eqid ⊢ ⋅ P = ⋅ P
27 6 26 mgpplusg ⊢ ⋅ P = + G
28 27 eqcomi ⊢ + G = ⋅ P
29 1 5 9 mplringd ⊢ φ → P ∈ Ring
30 ringsrg ⊢ P ∈ Ring → P ∈ SRing
31 29 30 syl ⊢ φ → P ∈ SRing
32 31 adantr ⊢ φ ∧ l ∈ S → P ∈ SRing
33 32 adantr ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → P ∈ SRing
34 6 25 mgpbas ⊢ Base P = Base G
35 6 ringmgp ⊢ P ∈ Ring → G ∈ Mnd
36 29 35 syl ⊢ φ → G ∈ Mnd
37 36 adantr ⊢ φ ∧ l ∈ S → G ∈ Mnd
38 12 sseld ⊢ φ → l ∈ S → l ∈ I
39 38 imdistani ⊢ φ ∧ l ∈ S → φ ∧ l ∈ I
40 2 psrbag ⊢ I ∈ W → Y ∈ D ↔ Y : I ⟶ ℕ 0 ∧ Y -1 ℕ ∈ Fin
41 5 40 syl ⊢ φ → Y ∈ D ↔ Y : I ⟶ ℕ 0 ∧ Y -1 ℕ ∈ Fin
42 10 41 mpbid ⊢ φ → Y : I ⟶ ℕ 0 ∧ Y -1 ℕ ∈ Fin
43 42 simpld ⊢ φ → Y : I ⟶ ℕ 0
44 43 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ l ∈ I → Y ⁡ l ∈ ℕ 0
45 39 44 syl ⊢ φ ∧ l ∈ S → Y ⁡ l ∈ ℕ 0
46 5 adantr ⊢ φ ∧ l ∈ S → I ∈ W
47 9 adantr ⊢ φ ∧ l ∈ S → R ∈ Ring
48 12 sselda ⊢ φ ∧ l ∈ S → l ∈ I
49 1 8 25 46 47 48 mvrcl ⊢ φ ∧ l ∈ S → V ⁡ l ∈ Base P
50 34 7 37 45 49 mulgnn0cld ⊢ φ ∧ l ∈ S → Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l ∈ Base P
51 50 adantr ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l ∈ Base P
52 5 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ S → I ∈ W
53 9 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ S → R ∈ Ring
54 12 sselda ⊢ φ ∧ k ∈ S → k ∈ I
55 1 8 25 52 53 54 mvrcl ⊢ φ ∧ k ∈ S → V ⁡ k ∈ Base P
56 55 adantlr ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → V ⁡ k ∈ Base P
57 43 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ k ∈ I → Y ⁡ k ∈ ℕ 0
58 54 57 syldan ⊢ φ ∧ k ∈ S → Y ⁡ k ∈ ℕ 0
59 58 adantlr ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → Y ⁡ k ∈ ℕ 0
60 49 adantr ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → V ⁡ l ∈ Base P
61 45 adantr ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → Y ⁡ l ∈ ℕ 0
62 fveq2 ⊢ x = l → V ⁡ x = V ⁡ l
63 62 oveq2d ⊢ x = l → V ⁡ y + G V ⁡ x = V ⁡ y + G V ⁡ l
64 62 oveq1d ⊢ x = l → V ⁡ x + G V ⁡ y = V ⁡ l + G V ⁡ y
65 63 64 eqeq12d ⊢ x = l → V ⁡ y + G V ⁡ x = V ⁡ x + G V ⁡ y ↔ V ⁡ y + G V ⁡ l = V ⁡ l + G V ⁡ y
66 fveq2 ⊢ y = k → V ⁡ y = V ⁡ k
67 66 oveq1d ⊢ y = k → V ⁡ y + G V ⁡ l = V ⁡ k + G V ⁡ l
68 66 oveq2d ⊢ y = k → V ⁡ l + G V ⁡ y = V ⁡ l + G V ⁡ k
69 67 68 eqeq12d ⊢ y = k → V ⁡ y + G V ⁡ l = V ⁡ l + G V ⁡ y ↔ V ⁡ k + G V ⁡ l = V ⁡ l + G V ⁡ k
70 65 69 rspc2v ⊢ l ∈ I ∧ k ∈ I → ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I V ⁡ y + G V ⁡ x = V ⁡ x + G V ⁡ y → V ⁡ k + G V ⁡ l = V ⁡ l + G V ⁡ k
71 48 54 anim12dan ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → l ∈ I ∧ k ∈ I
72 70 71 syl11 ⊢ ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I V ⁡ y + G V ⁡ x = V ⁡ x + G V ⁡ y → φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → V ⁡ k + G V ⁡ l = V ⁡ l + G V ⁡ k
73 72 expd ⊢ ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I V ⁡ y + G V ⁡ x = V ⁡ x + G V ⁡ y → φ → l ∈ S ∧ k ∈ S → V ⁡ k + G V ⁡ l = V ⁡ l + G V ⁡ k
74 11 73 mpcom ⊢ φ → l ∈ S ∧ k ∈ S → V ⁡ k + G V ⁡ l = V ⁡ l + G V ⁡ k
75 74 impl ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → V ⁡ k + G V ⁡ l = V ⁡ l + G V ⁡ k
76 25 28 6 7 33 56 60 61 75 srgpcomp ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l + G V ⁡ k = V ⁡ k + G Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l
77 25 28 6 7 33 51 56 59 76 srgpcomp ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k + G Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l + G Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k
78 oveq12 ⊢ x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ∧ y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l → x + G y = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k + G Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l
79 oveq12 ⊢ y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l ∧ x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → y + G x = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l + G Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k
80 79 ancoms ⊢ x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ∧ y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l → y + G x = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l + G Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k
81 78 80 eqeq12d ⊢ x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ∧ y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l → x + G y = y + G x ↔ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k + G Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l + G Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k
82 77 81 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ∧ y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l → x + G y = y + G x
83 82 expd ⊢ φ ∧ l ∈ S ∧ k ∈ S → x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l → x + G y = y + G x
84 83 rexlimdva ⊢ φ ∧ l ∈ S → ∃ k ∈ S x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l → x + G y = y + G x
85 84 com23 ⊢ φ ∧ l ∈ S → y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l → ∃ k ∈ S x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → x + G y = y + G x
86 85 rexlimdva ⊢ φ → ∃ l ∈ S y = Y ⁡ l × ˙ V ⁡ l → ∃ k ∈ S x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → x + G y = y + G x
87 24 86 biimtrid ⊢ φ → ∃ k ∈ S y = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → ∃ k ∈ S x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → x + G y = y + G x
88 19 87 sylbid ⊢ φ → y ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → ∃ k ∈ S x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → x + G y = y + G x
89 88 com23 ⊢ φ → ∃ k ∈ S x = Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → y ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → x + G y = y + G x
90 16 89 sylbid ⊢ φ → x ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → y ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → x + G y = y + G x
91 90 imp32 ⊢ φ ∧ x ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ∧ y ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k → x + G y = y + G x
92 91 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ∀ y ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k x + G y = y + G x
93 eqid ⊢ Base G = Base G
94 36 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ S → G ∈ Mnd
95 12 sseld ⊢ φ → k ∈ S → k ∈ I
96 95 imdistani ⊢ φ ∧ k ∈ S → φ ∧ k ∈ I
97 96 57 syl ⊢ φ ∧ k ∈ S → Y ⁡ k ∈ ℕ 0
98 55 34 eleqtrdi ⊢ φ ∧ k ∈ S → V ⁡ k ∈ Base G
99 93 7 94 97 98 mulgnn0cld ⊢ φ ∧ k ∈ S → Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ∈ Base G
100 99 fmpttd ⊢ φ → k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k : S ⟶ Base G
101 100 frnd ⊢ φ → ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ⊆ Base G
102 eqid ⊢ + G = + G
103 eqid ⊢ Cntz ⁡ G = Cntz ⁡ G
104 93 102 103 sscntz ⊢ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ⊆ Base G ∧ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ⊆ Base G → ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ⊆ Cntz ⁡ G ⁡ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ↔ ∀ x ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ∀ y ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k x + G y = y + G x
105 101 101 104 syl2anc ⊢ φ → ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ⊆ Cntz ⁡ G ⁡ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ↔ ∀ x ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ∀ y ∈ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k x + G y = y + G x
106 92 105 mpbird ⊢ φ → ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k ⊆ Cntz ⁡ G ⁡ ran ⁡ k ∈ S ⟼ Y ⁡ k × ˙ V ⁡ k