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Theorem mplind

Description: Prove a property of polynomials by "structural" induction, under a simplified model of structure which loses the sum of products structure. The commutativity condition is stronger than strictly needed. (Contributed by Stefan O'Rear, 11-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses mplind.sk K = Base R
mplind.sv V = I mVar R
mplind.sy Y = I mPoly R
mplind.sp + ˙ = + Y
mplind.st · ˙ = Y
mplind.sc C = algSc Y
mplind.sb B = Base Y
mplind.p φ x H y H x + ˙ y H
mplind.t φ x H y H x · ˙ y H
mplind.s φ x K C x H
mplind.v φ x I V x H
mplind.x φ X B
mplind.i φ I W
mplind.r φ R CRing
Assertion mplind φ X H

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mplind.sk K = Base R
2 mplind.sv V = I mVar R
3 mplind.sy Y = I mPoly R
4 mplind.sp + ˙ = + Y
5 mplind.st · ˙ = Y
6 mplind.sc C = algSc Y
7 mplind.sb B = Base Y
8 mplind.p φ x H y H x + ˙ y H
9 mplind.t φ x H y H x · ˙ y H
10 mplind.s φ x K C x H
11 mplind.v φ x I V x H
12 mplind.x φ X B
13 mplind.i φ I W
14 mplind.r φ R CRing
15 eqid I mPwSer R = I mPwSer R
16 15 13 14 psrassa φ I mPwSer R AssAlg
17 inss2 H B B
18 crngring R CRing R Ring
19 14 18 syl φ R Ring
20 15 3 7 13 19 mplsubrg φ B SubRing I mPwSer R
21 eqid Base I mPwSer R = Base I mPwSer R
22 21 subrgss B SubRing I mPwSer R B Base I mPwSer R
23 20 22 syl φ B Base I mPwSer R
24 17 23 sstrid φ H B Base I mPwSer R
25 3 2 7 13 19 mvrf2 φ V : I B
26 25 ffnd φ V Fn I
27 11 ralrimiva φ x I V x H
28 fnfvrnss V Fn I x I V x H ran V H
29 26 27 28 syl2anc φ ran V H
30 25 frnd φ ran V B
31 29 30 ssind φ ran V H B
32 eqid AlgSpan I mPwSer R = AlgSpan I mPwSer R
33 32 21 aspss I mPwSer R AssAlg H B Base I mPwSer R ran V H B AlgSpan I mPwSer R ran V AlgSpan I mPwSer R H B
34 16 24 31 33 syl3anc φ AlgSpan I mPwSer R ran V AlgSpan I mPwSer R H B
35 3 15 2 32 13 14 mplbas2 φ AlgSpan I mPwSer R ran V = Base Y
36 35 7 eqtr4di φ AlgSpan I mPwSer R ran V = B
37 17 a1i φ H B B
38 3 mplassa I W R CRing Y AssAlg
39 13 14 38 syl2anc φ Y AssAlg
40 eqid Scalar Y = Scalar Y
41 6 40 asclrhm Y AssAlg C Scalar Y RingHom Y
42 39 41 syl φ C Scalar Y RingHom Y
43 eqid 1 Scalar Y = 1 Scalar Y
44 eqid 1 Y = 1 Y
45 43 44 rhm1 C Scalar Y RingHom Y C 1 Scalar Y = 1 Y
46 42 45 syl φ C 1 Scalar Y = 1 Y
47 fveq2 x = 1 Scalar Y C x = C 1 Scalar Y
48 47 eleq1d x = 1 Scalar Y C x H C 1 Scalar Y H
49 10 ralrimiva φ x K C x H
50 3 13 14 mplsca φ R = Scalar Y
51 50 19 eqeltrrd φ Scalar Y Ring
52 eqid Base Scalar Y = Base Scalar Y
53 52 43 ringidcl Scalar Y Ring 1 Scalar Y Base Scalar Y
54 51 53 syl φ 1 Scalar Y Base Scalar Y
55 50 fveq2d φ Base R = Base Scalar Y
56 1 55 syl5eq φ K = Base Scalar Y
57 54 56 eleqtrrd φ 1 Scalar Y K
58 48 49 57 rspcdva φ C 1 Scalar Y H
59 46 58 eqeltrrd φ 1 Y H
60 assaring Y AssAlg Y Ring
61 39 60 syl φ Y Ring
62 7 44 ringidcl Y Ring 1 Y B
63 61 62 syl φ 1 Y B
64 59 63 elind φ 1 Y H B
65 64 ne0d φ H B
66 elinel1 z H B z H
67 elinel1 w H B w H
68 66 67 anim12i z H B w H B z H w H
69 8 caovclg φ z H w H z + ˙ w H
70 68 69 sylan2 φ z H B w H B z + ˙ w H
71 assalmod Y AssAlg Y LMod
72 39 71 syl φ Y LMod
73 lmodgrp Y LMod Y Grp
74 72 73 syl φ Y Grp
75 74 adantr φ z H B w H B Y Grp
76 simprl φ z H B w H B z H B
77 76 elin2d φ z H B w H B z B
78 simprr φ z H B w H B w H B
79 78 elin2d φ z H B w H B w B
80 7 4 grpcl Y Grp z B w B z + ˙ w B
81 75 77 79 80 syl3anc φ z H B w H B z + ˙ w B
82 70 81 elind φ z H B w H B z + ˙ w H B
83 82 anassrs φ z H B w H B z + ˙ w H B
84 83 ralrimiva φ z H B w H B z + ˙ w H B
85 eqid inv g Y = inv g Y
86 61 adantr φ z H B Y Ring
87 simpr φ z H B z H B
88 87 elin2d φ z H B z B
89 7 5 44 85 86 88 ringnegl φ z H B inv g Y 1 Y · ˙ z = inv g Y z
90 simpl φ z H B φ
91 rhmghm C Scalar Y RingHom Y C Scalar Y GrpHom Y
92 42 91 syl φ C Scalar Y GrpHom Y
93 eqid inv g Scalar Y = inv g Scalar Y
94 52 93 85 ghminv C Scalar Y GrpHom Y 1 Scalar Y Base Scalar Y C inv g Scalar Y 1 Scalar Y = inv g Y C 1 Scalar Y
95 92 54 94 syl2anc φ C inv g Scalar Y 1 Scalar Y = inv g Y C 1 Scalar Y
96 46 fveq2d φ inv g Y C 1 Scalar Y = inv g Y 1 Y
97 95 96 eqtrd φ C inv g Scalar Y 1 Scalar Y = inv g Y 1 Y
98 fveq2 x = inv g Scalar Y 1 Scalar Y C x = C inv g Scalar Y 1 Scalar Y
99 98 eleq1d x = inv g Scalar Y 1 Scalar Y C x H C inv g Scalar Y 1 Scalar Y H
100 ringgrp Scalar Y Ring Scalar Y Grp
101 51 100 syl φ Scalar Y Grp
102 52 93 grpinvcl Scalar Y Grp 1 Scalar Y Base Scalar Y inv g Scalar Y 1 Scalar Y Base Scalar Y
103 101 54 102 syl2anc φ inv g Scalar Y 1 Scalar Y Base Scalar Y
104 103 56 eleqtrrd φ inv g Scalar Y 1 Scalar Y K
105 99 49 104 rspcdva φ C inv g Scalar Y 1 Scalar Y H
106 97 105 eqeltrrd φ inv g Y 1 Y H
107 106 adantr φ z H B inv g Y 1 Y H
108 87 elin1d φ z H B z H
109 9 caovclg φ inv g Y 1 Y H z H inv g Y 1 Y · ˙ z H
110 90 107 108 109 syl12anc φ z H B inv g Y 1 Y · ˙ z H
111 89 110 eqeltrrd φ z H B inv g Y z H
112 74 adantr φ z H B Y Grp
113 7 85 grpinvcl Y Grp z B inv g Y z B
114 112 88 113 syl2anc φ z H B inv g Y z B
115 111 114 elind φ z H B inv g Y z H B
116 84 115 jca φ z H B w H B z + ˙ w H B inv g Y z H B
117 116 ralrimiva φ z H B w H B z + ˙ w H B inv g Y z H B
118 7 4 85 issubg2 Y Grp H B SubGrp Y H B B H B z H B w H B z + ˙ w H B inv g Y z H B
119 74 118 syl φ H B SubGrp Y H B B H B z H B w H B z + ˙ w H B inv g Y z H B
120 37 65 117 119 mpbir3and φ H B SubGrp Y
121 elinel1 x H B x H
122 elinel1 y H B y H
123 121 122 anim12i x H B y H B x H y H
124 123 9 sylan2 φ x H B y H B x · ˙ y H
125 61 adantr φ x H B y H B Y Ring
126 simprl φ x H B y H B x H B
127 126 elin2d φ x H B y H B x B
128 simprr φ x H B y H B y H B
129 128 elin2d φ x H B y H B y B
130 7 5 ringcl Y Ring x B y B x · ˙ y B
131 125 127 129 130 syl3anc φ x H B y H B x · ˙ y B
132 124 131 elind φ x H B y H B x · ˙ y H B
133 132 ralrimivva φ x H B y H B x · ˙ y H B
134 7 44 5 issubrg2 Y Ring H B SubRing Y H B SubGrp Y 1 Y H B x H B y H B x · ˙ y H B
135 61 134 syl φ H B SubRing Y H B SubGrp Y 1 Y H B x H B y H B x · ˙ y H B
136 120 64 133 135 mpbir3and φ H B SubRing Y
137 3 15 7 mplval2 Y = I mPwSer R 𝑠 B
138 137 subsubrg B SubRing I mPwSer R H B SubRing Y H B SubRing I mPwSer R H B B
139 138 simprbda B SubRing I mPwSer R H B SubRing Y H B SubRing I mPwSer R
140 20 136 139 syl2anc φ H B SubRing I mPwSer R
141 assalmod I mPwSer R AssAlg I mPwSer R LMod
142 16 141 syl φ I mPwSer R LMod
143 15 3 7 13 19 mpllss φ B LSubSp I mPwSer R
144 39 adantr φ z Base Scalar Y w H B Y AssAlg
145 simprl φ z Base Scalar Y w H B z Base Scalar Y
146 simprr φ z Base Scalar Y w H B w H B
147 146 elin2d φ z Base Scalar Y w H B w B
148 eqid Y = Y
149 6 40 52 7 5 148 asclmul1 Y AssAlg z Base Scalar Y w B C z · ˙ w = z Y w
150 144 145 147 149 syl3anc φ z Base Scalar Y w H B C z · ˙ w = z Y w
151 fveq2 x = z C x = C z
152 151 eleq1d x = z C x H C z H
153 49 adantr φ z Base Scalar Y w H B x K C x H
154 56 adantr φ z Base Scalar Y w H B K = Base Scalar Y
155 145 154 eleqtrrd φ z Base Scalar Y w H B z K
156 152 153 155 rspcdva φ z Base Scalar Y w H B C z H
157 146 elin1d φ z Base Scalar Y w H B w H
158 156 157 jca φ z Base Scalar Y w H B C z H w H
159 9 caovclg φ C z H w H C z · ˙ w H
160 158 159 syldan φ z Base Scalar Y w H B C z · ˙ w H
161 150 160 eqeltrrd φ z Base Scalar Y w H B z Y w H
162 72 adantr φ z Base Scalar Y w H B Y LMod
163 7 40 148 52 lmodvscl Y LMod z Base Scalar Y w B z Y w B
164 162 145 147 163 syl3anc φ z Base Scalar Y w H B z Y w B
165 161 164 elind φ z Base Scalar Y w H B z Y w H B
166 165 ralrimivva φ z Base Scalar Y w H B z Y w H B
167 eqid LSubSp Y = LSubSp Y
168 40 52 7 148 167 islss4 Y LMod H B LSubSp Y H B SubGrp Y z Base Scalar Y w H B z Y w H B
169 72 168 syl φ H B LSubSp Y H B SubGrp Y z Base Scalar Y w H B z Y w H B
170 120 166 169 mpbir2and φ H B LSubSp Y
171 eqid LSubSp I mPwSer R = LSubSp I mPwSer R
172 137 171 167 lsslss I mPwSer R LMod B LSubSp I mPwSer R H B LSubSp Y H B LSubSp I mPwSer R H B B
173 172 simprbda I mPwSer R LMod B LSubSp I mPwSer R H B LSubSp Y H B LSubSp I mPwSer R
174 142 143 170 173 syl21anc φ H B LSubSp I mPwSer R
175 32 21 171 aspid I mPwSer R AssAlg H B SubRing I mPwSer R H B LSubSp I mPwSer R AlgSpan I mPwSer R H B = H B
176 16 140 174 175 syl3anc φ AlgSpan I mPwSer R H B = H B
177 34 36 176 3sstr3d φ B H B
178 177 12 sseldd φ X H B
179 178 elin1d φ X H