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Theorem mvrf1

Description: The power series variable function is injective if the base ring is nonzero. (Contributed by Mario Carneiro, 29-Dec-2014)

Ref Expression
Hypotheses mvrf.s ⊢ S = I mPwSer R
mvrf.v ⊢ V = I mVar R
mvrf.b ⊢ B = Base S
mvrf.i ⊢ φ → I ∈ W
mvrf.r ⊢ φ → R ∈ Ring
mvrf1.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
mvrf1.o ⊢ 1 ˙ = 1 R
mvrf1.n ⊢ φ → 1 ˙ ≠ 0 ˙
Assertion mvrf1 ⊢ φ → V : I ⟶ 1-1 B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mvrf.s ⊢ S = I mPwSer R
2 mvrf.v ⊢ V = I mVar R
3 mvrf.b ⊢ B = Base S
4 mvrf.i ⊢ φ → I ∈ W
5 mvrf.r ⊢ φ → R ∈ Ring
6 mvrf1.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
7 mvrf1.o ⊢ 1 ˙ = 1 R
8 mvrf1.n ⊢ φ → 1 ˙ ≠ 0 ˙
9 1 2 3 4 5 mvrf ⊢ φ → V : I ⟶ B
10 8 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y → 1 ˙ ≠ 0 ˙
11 simp2r ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → V ⁡ x = V ⁡ y
12 11 fveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → V ⁡ x ⁡ z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = V ⁡ y ⁡ z ∈ I ⟼ if z = x 1 0
13 eqid ⊢ h ∈ ℕ 0 I | h -1 ℕ ∈ Fin = h ∈ ℕ 0 I | h -1 ℕ ∈ Fin
14 4 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → I ∈ W
15 5 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → R ∈ Ring
16 simp2ll ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → x ∈ I
17 2 13 6 7 14 15 16 mvrid ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → V ⁡ x ⁡ z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = 1 ˙
18 simp2lr ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → y ∈ I
19 1nn0 ⊢ 1 ∈ ℕ 0
20 13 snifpsrbag ⊢ I ∈ W ∧ 1 ∈ ℕ 0 → z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 ∈ h ∈ ℕ 0 I | h -1 ℕ ∈ Fin
21 14 19 20 sylancl ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 ∈ h ∈ ℕ 0 I | h -1 ℕ ∈ Fin
22 2 13 6 7 14 15 18 21 mvrval2 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → V ⁡ y ⁡ z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = if z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0 1 ˙ 0 ˙
23 12 17 22 3eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → 1 ˙ = if z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0 1 ˙ 0 ˙
24 simp3 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → ¬ x = y
25 mpteqb ⊢ ∀ z ∈ I if z = x 1 0 ∈ ℕ 0 → z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0 ↔ ∀ z ∈ I if z = x 1 0 = if z = y 1 0
26 0nn0 ⊢ 0 ∈ ℕ 0
27 19 26 ifcli ⊢ if z = x 1 0 ∈ ℕ 0
28 27 a1i ⊢ z ∈ I → if z = x 1 0 ∈ ℕ 0
29 25 28 mprg ⊢ z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0 ↔ ∀ z ∈ I if z = x 1 0 = if z = y 1 0
30 iftrue ⊢ z = x → if z = x 1 0 = 1
31 eqeq1 ⊢ z = x → z = y ↔ x = y
32 31 ifbid ⊢ z = x → if z = y 1 0 = if x = y 1 0
33 30 32 eqeq12d ⊢ z = x → if z = x 1 0 = if z = y 1 0 ↔ 1 = if x = y 1 0
34 33 rspcv ⊢ x ∈ I → ∀ z ∈ I if z = x 1 0 = if z = y 1 0 → 1 = if x = y 1 0
35 29 34 biimtrid ⊢ x ∈ I → z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0 → 1 = if x = y 1 0
36 16 35 syl ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0 → 1 = if x = y 1 0
37 ax-1ne0 ⊢ 1 ≠ 0
38 eqeq1 ⊢ 1 = if x = y 1 0 → 1 = 0 ↔ if x = y 1 0 = 0
39 38 necon3abid ⊢ 1 = if x = y 1 0 → 1 ≠ 0 ↔ ¬ if x = y 1 0 = 0
40 37 39 mpbii ⊢ 1 = if x = y 1 0 → ¬ if x = y 1 0 = 0
41 iffalse ⊢ ¬ x = y → if x = y 1 0 = 0
42 40 41 nsyl2 ⊢ 1 = if x = y 1 0 → x = y
43 36 42 syl6 ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0 → x = y
44 24 43 mtod ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → ¬ z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0
45 iffalse ⊢ ¬ z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0 → if z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0 1 ˙ 0 ˙ = 0 ˙
46 44 45 syl ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → if z ∈ I ⟼ if z = x 1 0 = z ∈ I ⟼ if z = y 1 0 1 ˙ 0 ˙ = 0 ˙
47 23 46 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y ∧ ¬ x = y → 1 ˙ = 0 ˙
48 47 3expia ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y → ¬ x = y → 1 ˙ = 0 ˙
49 48 necon1ad ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y → 1 ˙ ≠ 0 ˙ → x = y
50 10 49 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I ∧ V ⁡ x = V ⁡ y → x = y
51 50 expr ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ I → V ⁡ x = V ⁡ y → x = y
52 51 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I V ⁡ x = V ⁡ y → x = y
53 dff13 ⊢ V : I ⟶ 1-1 B ↔ V : I ⟶ B ∧ ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I V ⁡ x = V ⁡ y → x = y
54 9 52 53 sylanbrc ⊢ φ → V : I ⟶ 1-1 B