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Theorem mplmulmvr

Description: Multiply a polynomial F with a variable X (i.e. with a monic monomial). (Contributed by Thierry Arnoux, 25-Jan-2026)

Ref Expression
Hypotheses mplmulmvr.1 P = I mPoly R
mplmulmvr.2 X = I mVar R Y
mplmulmvr.3 M = Base P
mplmulmvr.4 · ˙ = P
mplmulmvr.5 0 ˙ = 0 R
mplmulmvr.6 D = h 0 I | finSupp 0 h
mplmulmvr.7 A = 𝟙 I Y
mplmulmvr.8 φ I V
mplmulmvr.9 φ Y I
mplmulmvr.10 φ R Ring
mplmulmvr.11 φ F M
Assertion mplmulmvr φ X · ˙ F = b D if b Y = 0 0 ˙ F b f A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mplmulmvr.1 P = I mPoly R
2 mplmulmvr.2 X = I mVar R Y
3 mplmulmvr.3 M = Base P
4 mplmulmvr.4 · ˙ = P
5 mplmulmvr.5 0 ˙ = 0 R
6 mplmulmvr.6 D = h 0 I | finSupp 0 h
7 mplmulmvr.7 A = 𝟙 I Y
8 mplmulmvr.8 φ I V
9 mplmulmvr.9 φ Y I
10 mplmulmvr.10 φ R Ring
11 mplmulmvr.11 φ F M
12 eqid R = R
13 6 psrbasfsupp D = h 0 I | h -1 Fin
14 eqid I mVar R = I mVar R
15 1 14 3 8 10 9 mvrcl φ I mVar R Y M
16 2 15 eqeltrid φ X M
17 1 3 12 4 13 16 11 mplmul φ X · ˙ F = b D R x y D | y f b X x R F b f x
18 eqeq2 0 ˙ = if b Y = 0 0 ˙ F b f A R x y D | y f b X x R F b f x = 0 ˙ R x y D | y f b X x R F b f x = if b Y = 0 0 ˙ F b f A
19 eqeq2 F b f A = if b Y = 0 0 ˙ F b f A R x y D | y f b X x R F b f x = F b f A R x y D | y f b X x R F b f x = if b Y = 0 0 ˙ F b f A
20 simplll φ b D b Y = 0 x y D | y f b φ
21 ssrab2 y D | y f b D
22 21 a1i φ b D b Y = 0 y D | y f b D
23 22 sselda φ b D b Y = 0 x y D | y f b x D
24 2 fveq1i X x = I mVar R Y x
25 eqid 1 R = 1 R
26 8 adantr φ x D I V
27 10 adantr φ x D R Ring
28 9 adantr φ x D Y I
29 simpr φ x D x D
30 14 13 5 25 26 27 28 29 7 mvrvalind φ x D I mVar R Y x = if x = A 1 R 0 ˙
31 24 30 eqtrid φ x D X x = if x = A 1 R 0 ˙
32 20 23 31 syl2anc φ b D b Y = 0 x y D | y f b X x = if x = A 1 R 0 ˙
33 32 oveq1d φ b D b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = if x = A 1 R 0 ˙ R F b f x
34 simpr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x = A
35 34 fveq1d φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y = A Y
36 0ne1 0 1
37 36 a1i φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A 0 1
38 20 8 syl φ b D b Y = 0 x y D | y f b I V
39 nn0ex 0 V
40 39 a1i φ b D b Y = 0 x y D | y f b 0 V
41 6 ssrab3 D 0 I
42 22 41 sstrdi φ b D b Y = 0 y D | y f b 0 I
43 42 sselda φ b D b Y = 0 x y D | y f b x 0 I
44 38 40 43 elmaprd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x : I 0
45 44 adantr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x : I 0
46 9 ad4antr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A Y I
47 45 46 ffvelcdmd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y 0
48 44 ffnd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x Fn I
49 8 adantr φ b D I V
50 39 a1i φ b D 0 V
51 41 a1i φ D 0 I
52 51 sselda φ b D b 0 I
53 49 50 52 elmaprd φ b D b : I 0
54 53 ad2antrr φ b D b Y = 0 x y D | y f b b : I 0
55 54 ffnd φ b D b Y = 0 x y D | y f b b Fn I
56 breq1 y = x y f b x f b
57 simpr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x y D | y f b
58 56 57 elrabrd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x f b
59 20 9 syl φ b D b Y = 0 x y D | y f b Y I
60 48 55 38 58 59 fnfvor φ b D b Y = 0 x y D | y f b x Y b Y
61 60 adantr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y b Y
62 simpllr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A b Y = 0
63 61 62 breqtrd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y 0
64 nn0le0eq0 x Y 0 x Y 0 x Y = 0
65 64 biimpa x Y 0 x Y 0 x Y = 0
66 47 63 65 syl2anc φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y = 0
67 7 fveq1i A Y = 𝟙 I Y Y
68 9 snssd φ Y I
69 snidg Y I Y Y
70 9 69 syl φ Y Y
71 ind1 I V Y I Y Y 𝟙 I Y Y = 1
72 8 68 70 71 syl3anc φ 𝟙 I Y Y = 1
73 67 72 eqtrid φ A Y = 1
74 73 ad4antr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A A Y = 1
75 37 66 74 3netr4d φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y A Y
76 75 neneqd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A ¬ x Y = A Y
77 35 76 pm2.65da φ b D b Y = 0 x y D | y f b ¬ x = A
78 77 iffalsed φ b D b Y = 0 x y D | y f b if x = A 1 R 0 ˙ = 0 ˙
79 78 oveq1d φ b D b Y = 0 x y D | y f b if x = A 1 R 0 ˙ R F b f x = 0 ˙ R F b f x
80 eqid Base R = Base R
81 20 10 syl φ b D b Y = 0 x y D | y f b R Ring
82 1 80 3 13 11 mplelf φ F : D Base R
83 20 82 syl φ b D b Y = 0 x y D | y f b F : D Base R
84 simpllr φ b D b Y = 0 x y D | y f b b D
85 13 psrbagcon b D x : I 0 x f b b f x D b f x f b
86 85 simpld b D x : I 0 x f b b f x D
87 84 44 58 86 syl3anc φ b D b Y = 0 x y D | y f b b f x D
88 83 87 ffvelcdmd φ b D b Y = 0 x y D | y f b F b f x Base R
89 80 12 5 81 88 ringlzd φ b D b Y = 0 x y D | y f b 0 ˙ R F b f x = 0 ˙
90 33 79 89 3eqtrd φ b D b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = 0 ˙
91 90 mpteq2dva φ b D b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = x y D | y f b 0 ˙
92 91 oveq2d φ b D b Y = 0 R x y D | y f b X x R F b f x = R x y D | y f b 0 ˙
93 10 ringgrpd φ R Grp
94 93 grpmndd φ R Mnd
95 94 ad2antrr φ b D b Y = 0 R Mnd
96 ovex 0 I V
97 6 96 rab2ex y D | y f b V
98 97 a1i φ b D b Y = 0 y D | y f b V
99 5 gsumz R Mnd y D | y f b V R x y D | y f b 0 ˙ = 0 ˙
100 95 98 99 syl2anc φ b D b Y = 0 R x y D | y f b 0 ˙ = 0 ˙
101 92 100 eqtrd φ b D b Y = 0 R x y D | y f b X x R F b f x = 0 ˙
102 simplll φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b φ
103 21 a1i φ b D ¬ b Y = 0 y D | y f b D
104 103 sselda φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x D
105 102 104 31 syl2anc φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b X x = if x = A 1 R 0 ˙
106 105 oveq1d φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = if x = A 1 R 0 ˙ R F b f x
107 ovif if x = A 1 R 0 ˙ R F b f x = if x = A 1 R R F b f x 0 ˙ R F b f x
108 107 a1i φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b if x = A 1 R 0 ˙ R F b f x = if x = A 1 R R F b f x 0 ˙ R F b f x
109 102 10 syl φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b R Ring
110 102 82 syl φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b F : D Base R
111 simpllr φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b b D
112 102 8 syl φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b I V
113 39 a1i φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b 0 V
114 41 104 sselid φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x 0 I
115 112 113 114 elmaprd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x : I 0
116 simpr φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x y D | y f b
117 56 116 elrabrd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x f b
118 111 115 117 86 syl3anc φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b b f x D
119 110 118 ffvelcdmd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b F b f x Base R
120 80 12 25 109 119 ringlidmd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b 1 R R F b f x = F b f x
121 120 adantr φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x = A 1 R R F b f x = F b f x
122 oveq2 x = A b f x = b f A
123 122 adantl φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x = A b f x = b f A
124 123 fveq2d φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x = A F b f x = F b f A
125 121 124 eqtrd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x = A 1 R R F b f x = F b f A
126 80 12 5 109 119 ringlzd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b 0 ˙ R F b f x = 0 ˙
127 126 adantr φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b ¬ x = A 0 ˙ R F b f x = 0 ˙
128 125 127 ifeq12da φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b if x = A 1 R R F b f x 0 ˙ R F b f x = if x = A F b f A 0 ˙
129 106 108 128 3eqtrd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = if x = A F b f A 0 ˙
130 129 mpteq2dva φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = x y D | y f b if x = A F b f A 0 ˙
131 130 oveq2d φ b D ¬ b Y = 0 R x y D | y f b X x R F b f x = R x y D | y f b if x = A F b f A 0 ˙
132 94 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 R Mnd
133 97 a1i φ b D ¬ b Y = 0 y D | y f b V
134 breq1 y = A y f b A f b
135 breq1 h = A finSupp 0 h finSupp 0 A
136 39 a1i φ 0 V
137 indf I V Y I 𝟙 I Y : I 0 1
138 8 68 137 syl2anc φ 𝟙 I Y : I 0 1
139 7 feq1i A : I 0 1 𝟙 I Y : I 0 1
140 138 139 sylibr φ A : I 0 1
141 0nn0 0 0
142 141 a1i φ 0 0
143 1nn0 1 0
144 143 a1i φ 1 0
145 142 144 prssd φ 0 1 0
146 140 145 fssd φ A : I 0
147 136 8 146 elmapdd φ A 0 I
148 146 ffund φ Fun A
149 7 oveq1i A supp 0 = 𝟙 I Y supp 0
150 indsupp I V Y I 𝟙 I Y supp 0 = Y
151 8 68 150 syl2anc φ 𝟙 I Y supp 0 = Y
152 149 151 eqtrid φ A supp 0 = Y
153 snfi Y Fin
154 152 153 eqeltrdi φ A supp 0 Fin
155 147 142 148 154 isfsuppd φ finSupp 0 A
156 135 147 155 elrabd φ A h 0 I | finSupp 0 h
157 156 6 eleqtrrdi φ A D
158 157 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 A D
159 breq1 1 = if u Y 1 0 1 b u if u Y 1 0 b u
160 breq1 0 = if u Y 1 0 0 b u if u Y 1 0 b u
161 53 adantr φ b D ¬ b Y = 0 b : I 0
162 161 ffvelcdmda φ b D ¬ b Y = 0 u I b u 0
163 162 adantr φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y b u 0
164 elsni u Y u = Y
165 164 adantl φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y u = Y
166 165 fveq2d φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y b u = b Y
167 simpllr φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y ¬ b Y = 0
168 167 neqned φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y b Y 0
169 166 168 eqnetrd φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y b u 0
170 elnnne0 b u b u 0 b u 0
171 163 169 170 sylanbrc φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y b u
172 171 nnge1d φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y 1 b u
173 162 nn0ge0d φ b D ¬ b Y = 0 u I 0 b u
174 173 adantr φ b D ¬ b Y = 0 u I ¬ u Y 0 b u
175 159 160 172 174 ifbothda φ b D ¬ b Y = 0 u I if u Y 1 0 b u
176 175 ralrimiva φ b D ¬ b Y = 0 u I if u Y 1 0 b u
177 8 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 I V
178 143 a1i φ b D ¬ b Y = 0 u I 1 0
179 141 a1i φ b D ¬ b Y = 0 u I 0 0
180 178 179 ifexd φ b D ¬ b Y = 0 u I if u Y 1 0 V
181 fvexd φ b D ¬ b Y = 0 u I b u V
182 indval I V Y I 𝟙 I Y = u I if u Y 1 0
183 8 68 182 syl2anc φ 𝟙 I Y = u I if u Y 1 0
184 7 183 eqtrid φ A = u I if u Y 1 0
185 184 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 A = u I if u Y 1 0
186 53 feqmptd φ b D b = u I b u
187 186 adantr φ b D ¬ b Y = 0 b = u I b u
188 177 180 181 185 187 ofrfval2 φ b D ¬ b Y = 0 A f b u I if u Y 1 0 b u
189 176 188 mpbird φ b D ¬ b Y = 0 A f b
190 134 158 189 elrabd φ b D ¬ b Y = 0 A y D | y f b
191 eqid x y D | y f b if x = A F b f A 0 ˙ = x y D | y f b if x = A F b f A 0 ˙
192 82 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 F : D Base R
193 simplr φ b D ¬ b Y = 0 b D
194 146 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 A : I 0
195 13 psrbagcon b D A : I 0 A f b b f A D b f A f b
196 195 simpld b D A : I 0 A f b b f A D
197 193 194 189 196 syl3anc φ b D ¬ b Y = 0 b f A D
198 192 197 ffvelcdmd φ b D ¬ b Y = 0 F b f A Base R
199 5 132 133 190 191 198 gsummptif1n0 φ b D ¬ b Y = 0 R x y D | y f b if x = A F b f A 0 ˙ = F b f A
200 131 199 eqtrd φ b D ¬ b Y = 0 R x y D | y f b X x R F b f x = F b f A
201 18 19 101 200 ifbothda φ b D R x y D | y f b X x R F b f x = if b Y = 0 0 ˙ F b f A
202 201 mpteq2dva φ b D R x y D | y f b X x R F b f x = b D if b Y = 0 0 ˙ F b f A
203 17 202 eqtrd φ X · ˙ F = b D if b Y = 0 0 ˙ F b f A