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Theorem psrdi

Description: Distributive law for the ring of power series (left-distributivity). (Contributed by Mario Carneiro, 7-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses psrring.s S = I mPwSer R
psrring.i φ I V
psrring.r φ R Ring
psrass.d D = f 0 I | f -1 Fin
psrass.t × ˙ = S
psrass.b B = Base S
psrass.x φ X B
psrass.y φ Y B
psrass.z φ Z B
psrdi.a + ˙ = + S
Assertion psrdi φ X × ˙ Y + ˙ Z = X × ˙ Y + ˙ X × ˙ Z

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 0 I | f -1 Fin
5 psrass.t × ˙ = S
6 psrass.b B = Base S
7 psrass.x φ X B
8 psrass.y φ Y B
9 psrass.z φ Z B
10 psrdi.a + ˙ = + S
11 eqid + R = + R
12 1 6 11 10 8 9 psradd φ Y + ˙ Z = Y + R f Z
13 12 fveq1d φ Y + ˙ Z k f x = Y + R f Z k f x
14 13 ad2antrr φ k D x y D | y f k Y + ˙ Z k f x = Y + R f Z k f x
15 ssrab2 y D | y f k D
16 2 ad2antrr φ k D x y D | y f k I V
17 simplr φ k D x y D | y f k k D
18 simpr φ k D x y D | y f k x y D | y f k
19 eqid y D | y f k = y D | y f k
20 4 19 psrbagconcl I V k D x y D | y f k k f x y D | y f k
21 16 17 18 20 syl3anc φ k D x y D | y f k k f x y D | y f k
22 15 21 sseldi φ k D x y D | y f k k f x D
23 eqid Base R = Base R
24 1 23 4 6 8 psrelbas φ Y : D Base R
25 24 ad2antrr φ k D x y D | y f k Y : D Base R
26 25 ffnd φ k D x y D | y f k Y Fn D
27 1 23 4 6 9 psrelbas φ Z : D Base R
28 27 ad2antrr φ k D x y D | y f k Z : D Base R
29 28 ffnd φ k D x y D | y f k Z Fn D
30 ovex 0 I V
31 4 30 rabex2 D V
32 31 a1i φ k D x y D | y f k D V
33 inidm D D = D
34 eqidd φ k D x y D | y f k k f x D Y k f x = Y k f x
35 eqidd φ k D x y D | y f k k f x D Z k f x = Z k f x
36 26 29 32 32 33 34 35 ofval φ k D x y D | y f k k f x D Y + R f Z k f x = Y k f x + R Z k f x
37 22 36 mpdan φ k D x y D | y f k Y + R f Z k f x = Y k f x + R Z k f x
38 14 37 eqtrd φ k D x y D | y f k Y + ˙ Z k f x = Y k f x + R Z k f x
39 38 oveq2d φ k D x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = X x R Y k f x + R Z k f x
40 3 ad2antrr φ k D x y D | y f k R Ring
41 1 23 4 6 7 psrelbas φ X : D Base R
42 41 ad2antrr φ k D x y D | y f k X : D Base R
43 15 18 sseldi φ k D x y D | y f k x D
44 42 43 ffvelrnd φ k D x y D | y f k X x Base R
45 25 22 ffvelrnd φ k D x y D | y f k Y k f x Base R
46 28 22 ffvelrnd φ k D x y D | y f k Z k f x Base R
47 eqid R = R
48 23 11 47 ringdi R Ring X x Base R Y k f x Base R Z k f x Base R X x R Y k f x + R Z k f x = X x R Y k f x + R X x R Z k f x
49 40 44 45 46 48 syl13anc φ k D x y D | y f k X x R Y k f x + R Z k f x = X x R Y k f x + R X x R Z k f x
50 39 49 eqtrd φ k D x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = X x R Y k f x + R X x R Z k f x
51 50 mpteq2dva φ k D x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = x y D | y f k X x R Y k f x + R X x R Z k f x
52 4 psrbaglefi I V k D y D | y f k Fin
53 2 52 sylan φ k D y D | y f k Fin
54 23 47 ringcl R Ring X x Base R Y k f x Base R X x R Y k f x Base R
55 40 44 45 54 syl3anc φ k D x y D | y f k X x R Y k f x Base R
56 23 47 ringcl R Ring X x Base R Z k f x Base R X x R Z k f x Base R
57 40 44 46 56 syl3anc φ k D x y D | y f k X x R Z k f x Base R
58 eqidd φ k D 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 eqidd φ k D x y D | y f k X x R Z k f x = x y D | y f k X x R Z k f x
60 53 55 57 58 59 offval2 φ k D x y D | y f k X x R Y k f x + R f x y D | y f k X x R Z k f x = x y D | y f k X x R Y k f x + R X x R Z k f x
61 51 60 eqtr4d φ k D x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = x y D | y f k X x R Y k f x + R f x y D | y f k X x R Z k f x
62 61 oveq2d φ k D R x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = R x y D | y f k X x R Y k f x + R f x y D | y f k X x R Z k f x
63 3 adantr φ k D R Ring
64 ringcmn R Ring R CMnd
65 63 64 syl φ k D R CMnd
66 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
67 eqid x y D | y f k X x R Z k f x = x y D | y f k X x R Z k f x
68 23 11 65 53 55 57 66 67 gsummptfidmadd2 φ k D R x y D | y f k X x R Y k f x + R f x y D | y f k X x R Z k f x = R x y D | y f k X x R Y k f x + R R x y D | y f k X x R Z k f x
69 62 68 eqtrd φ k D R x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = R x y D | y f k X x R Y k f x + R R x y D | y f k X x R Z k f x
70 69 mpteq2dva φ k D R x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = k D R x y D | y f k X x R Y k f x + R R x y D | y f k X x R Z k f x
71 ringgrp R Ring R Grp
72 3 71 syl φ R Grp
73 1 6 10 72 8 9 psraddcl φ Y + ˙ Z B
74 1 6 47 5 4 7 73 psrmulfval φ X × ˙ Y + ˙ Z = k D R x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x
75 1 6 5 3 7 8 psrmulcl φ X × ˙ Y B
76 1 6 5 3 7 9 psrmulcl φ X × ˙ Z B
77 1 6 11 10 75 76 psradd φ X × ˙ Y + ˙ X × ˙ Z = X × ˙ Y + R f X × ˙ Z
78 31 a1i φ D V
79 ovexd φ k D R x y D | y f k X x R Y k f x V
80 ovexd φ k D R x y D | y f k X x R Z k f x V
81 1 6 47 5 4 7 8 psrmulfval φ X × ˙ Y = k D R x y D | y f k X x R Y k f x
82 1 6 47 5 4 7 9 psrmulfval φ X × ˙ Z = k D R x y D | y f k X x R Z k f x
83 78 79 80 81 82 offval2 φ X × ˙ Y + R f X × ˙ Z = k D R x y D | y f k X x R Y k f x + R R x y D | y f k X x R Z k f x
84 77 83 eqtrd φ X × ˙ Y + ˙ X × ˙ Z = k D R x y D | y f k X x R Y k f x + R R x y D | y f k X x R Z k f x
85 70 74 84 3eqtr4d φ X × ˙ Y + ˙ Z = X × ˙ Y + ˙ X × ˙ Z