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Theorem psrass23

Description: Associative identities for the ring of power series. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Jan-2015) (Proof shortened by AV, 25-Nov-2019)

Ref Expression
Hypotheses psrring.s ⊢ S = I mPwSer R
psrring.i ⊢ φ → I ∈ V
psrring.r ⊢ φ → R ∈ Ring
psrass.d ⊢ D = f ∈ ℕ 0 I | f -1 ℕ ∈ Fin
psrass.t ⊢ × ˙ = ⋅ S
psrass.b ⊢ B = Base S
psrass.x ⊢ φ → X ∈ B
psrass.y ⊢ φ → Y ∈ B
psrcom.c ⊢ φ → R ∈ CRing
psrass.k ⊢ K = Base R
psrass.n ⊢ · ˙ = ⋅ S
psrass.a ⊢ φ → A ∈ K
Assertion psrass23 ⊢ φ → A · ˙ X × ˙ Y = A · ˙ X × ˙ Y ∧ X × ˙ A · ˙ Y = A · ˙ X × ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 psrring.s ⊢ S = I mPwSer R
2 psrring.i ⊢ φ → I ∈ V
3 psrring.r ⊢ φ → R ∈ Ring
4 psrass.d ⊢ D = f ∈ ℕ 0 I | f -1 ℕ ∈ Fin
5 psrass.t ⊢ × ˙ = ⋅ S
6 psrass.b ⊢ B = Base S
7 psrass.x ⊢ φ → X ∈ B
8 psrass.y ⊢ φ → Y ∈ B
9 psrcom.c ⊢ φ → R ∈ CRing
10 psrass.k ⊢ K = Base R
11 psrass.n ⊢ · ˙ = ⋅ S
12 psrass.a ⊢ φ → A ∈ K
13 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 psrass23l ⊢ φ → A · ˙ X × ˙ Y = A · ˙ X × ˙ Y
14 eqid ⊢ Base R = Base R
15 eqid ⊢ ⋅ R = ⋅ R
16 12 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ D → A ∈ K
17 16 10 eleqtrdi ⊢ φ ∧ k ∈ D → A ∈ Base R
18 17 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → A ∈ Base R
19 8 ad2antrr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → Y ∈ B
20 ssrab2 ⊢ y ∈ D | y ≤ f k ⊆ D
21 eqid ⊢ y ∈ D | y ≤ f k = y ∈ D | y ≤ f k
22 4 21 psrbagconcl ⊢ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k − f x ∈ y ∈ D | y ≤ f k
23 22 adantll ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k − f x ∈ y ∈ D | y ≤ f k
24 20 23 sselid ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → k − f x ∈ D
25 1 11 14 6 15 4 18 19 24 psrvscaval ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → A · ˙ Y ⁡ k − f x = A ⋅ R Y ⁡ k − f x
26 25 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ⁡ x ⋅ R A · ˙ Y ⁡ k − f x = X ⁡ x ⋅ R A ⋅ R Y ⁡ k − f x
27 7 ad2antrr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ∈ B
28 1 14 4 6 27 psrelbas ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X : D ⟶ Base R
29 simpr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x ∈ y ∈ D | y ≤ f k
30 20 29 sselid ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → x ∈ D
31 28 30 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ⁡ x ∈ Base R
32 1 14 4 6 19 psrelbas ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → Y : D ⟶ Base R
33 32 24 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → Y ⁡ k − f x ∈ Base R
34 9 ad2antrr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → R ∈ CRing
35 14 15 crngcom ⊢ R ∈ CRing ∧ u ∈ Base R ∧ v ∈ Base R → u ⋅ R v = v ⋅ R u
36 35 3expb ⊢ R ∈ CRing ∧ u ∈ Base R ∧ v ∈ Base R → u ⋅ R v = v ⋅ R u
37 34 36 sylan ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ∧ u ∈ Base R ∧ v ∈ Base R → u ⋅ R v = v ⋅ R u
38 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → R ∈ Ring
39 14 15 ringass ⊢ R ∈ Ring ∧ u ∈ Base R ∧ v ∈ Base R ∧ w ∈ Base R → u ⋅ R v ⋅ R w = u ⋅ R v ⋅ R w
40 38 39 sylan ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ∧ u ∈ Base R ∧ v ∈ Base R ∧ w ∈ Base R → u ⋅ R v ⋅ R w = u ⋅ R v ⋅ R w
41 31 18 33 37 40 caov12d ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ⁡ x ⋅ R A ⋅ R Y ⁡ k − f x = A ⋅ R X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
42 26 41 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ⁡ x ⋅ R A · ˙ Y ⁡ k − f x = A ⋅ R X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
43 42 mpteq2dva ⊢ φ ∧ k ∈ D → x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R A · ˙ Y ⁡ k − f x = x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ A ⋅ R X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
44 43 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ D → ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R A · ˙ Y ⁡ k − f x = ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k A ⋅ R X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
45 eqid ⊢ 0 R = 0 R
46 3 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ D → R ∈ Ring
47 4 psrbaglefi ⊢ k ∈ D → y ∈ D | y ≤ f k ∈ Fin
48 47 adantl ⊢ φ ∧ k ∈ D → y ∈ D | y ≤ f k ∈ Fin
49 14 15 38 31 33 ringcld ⊢ φ ∧ k ∈ D ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k → X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ∈ Base R
50 ovex ⊢ ℕ 0 I ∈ V
51 4 50 rabex2 ⊢ D ∈ V
52 51 mptrabex ⊢ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ∈ V
53 funmpt ⊢ Fun ⁡ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
54 fvex ⊢ 0 R ∈ V
55 52 53 54 3pm3.2i ⊢ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ∈ V ∧ Fun ⁡ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ∧ 0 R ∈ V
56 55 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ D → x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ∈ V ∧ Fun ⁡ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ∧ 0 R ∈ V
57 suppssdm ⊢ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x supp 0 R ⊆ dom ⁡ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
58 eqid ⊢ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x = x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
59 58 dmmptss ⊢ dom ⁡ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ⊆ y ∈ D | y ≤ f k
60 57 59 sstri ⊢ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x supp 0 R ⊆ y ∈ D | y ≤ f k
61 60 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ D → x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x supp 0 R ⊆ y ∈ D | y ≤ f k
62 suppssfifsupp ⊢ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ∈ V ∧ Fun ⁡ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ∧ 0 R ∈ V ∧ y ∈ D | y ≤ f k ∈ Fin ∧ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x supp 0 R ⊆ y ∈ D | y ≤ f k → finSupp 0 R⁡ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
63 56 48 61 62 syl12anc ⊢ φ ∧ k ∈ D → finSupp 0 R⁡ x ∈ y ∈ D | y ≤ f k ⟼ X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
64 14 45 15 46 48 17 49 63 gsummulc2 ⊢ φ ∧ k ∈ D → ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k A ⋅ R X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x = A ⋅ R ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
65 44 64 eqtrd ⊢ φ ∧ k ∈ D → ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R A · ˙ Y ⁡ k − f x = A ⋅ R ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
66 65 mpteq2dva ⊢ φ → k ∈ D ⟼ ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R A · ˙ Y ⁡ k − f x = k ∈ D ⟼ A ⋅ R ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
67 1 11 10 6 3 12 8 psrvscacl ⊢ φ → A · ˙ Y ∈ B
68 1 6 15 5 4 7 67 psrmulfval ⊢ φ → X × ˙ A · ˙ Y = k ∈ D ⟼ ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R A · ˙ Y ⁡ k − f x
69 1 6 5 3 7 8 psrmulcl ⊢ φ → X × ˙ Y ∈ B
70 1 11 10 6 15 4 12 69 psrvsca ⊢ φ → A · ˙ X × ˙ Y = D × A ⋅ R f X × ˙ Y
71 51 a1i ⊢ φ → D ∈ V
72 ovex ⊢ ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ∈ V
73 72 a1i ⊢ φ ∧ k ∈ D → ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x ∈ V
74 fconstmpt ⊢ D × A = k ∈ D ⟼ A
75 74 a1i ⊢ φ → D × A = k ∈ D ⟼ A
76 1 6 15 5 4 7 8 psrmulfval ⊢ φ → X × ˙ Y = k ∈ D ⟼ ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
77 71 16 73 75 76 offval2 ⊢ φ → D × A ⋅ R f X × ˙ Y = k ∈ D ⟼ A ⋅ R ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
78 70 77 eqtrd ⊢ φ → A · ˙ X × ˙ Y = k ∈ D ⟼ A ⋅ R ∑ R x ∈ y ∈ D | y ≤ f k X ⁡ x ⋅ R Y ⁡ k − f x
79 66 68 78 3eqtr4d ⊢ φ → X × ˙ A · ˙ Y = A · ˙ X × ˙ Y
80 13 79 jca ⊢ φ → A · ˙ X × ˙ Y = A · ˙ X × ˙ Y ∧ X × ˙ A · ˙ Y = A · ˙ X × ˙ Y