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Theorem psrridm

Description: The identity element of the ring of power series is a right identity. (Contributed by Mario Carneiro, 29-Dec-2014) (Proof shortened by AV, 8-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses psrring.s ⊢ S = I mPwSer R
psrring.i ⊢ φ → I ∈ V
psrring.r ⊢ φ → R ∈ Ring
psr1cl.d ⊢ D = f ∈ ℕ 0 I | f -1 ℕ ∈ Fin
psr1cl.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
psr1cl.o ⊢ 1 ˙ = 1 R
psr1cl.u ⊢ U = x ∈ D ⟼ if x = I × 0 1 ˙ 0 ˙
psr1cl.b ⊢ B = Base S
psrlidm.t ⊢ · ˙ = ⋅ S
psrlidm.x ⊢ φ → X ∈ B
Assertion psrridm ⊢ φ → X · ˙ U = X

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 psr1cl.d ⊢ D = f ∈ ℕ 0 I | f -1 ℕ ∈ Fin
5 psr1cl.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
6 psr1cl.o ⊢ 1 ˙ = 1 R
7 psr1cl.u ⊢ U = x ∈ D ⟼ if x = I × 0 1 ˙ 0 ˙
8 psr1cl.b ⊢ B = Base S
9 psrlidm.t ⊢ · ˙ = ⋅ S
10 psrlidm.x ⊢ φ → X ∈ B
11 eqid ⊢ Base R = Base R
12 1 2 3 4 5 6 7 8 psr1cl ⊢ φ → U ∈ B
13 1 8 9 3 10 12 psrmulcl ⊢ φ → X · ˙ U ∈ B
14 1 11 4 8 13 psrelbas ⊢ φ → X · ˙ U : D ⟶ Base R
15 14 ffnd ⊢ φ → X · ˙ U Fn D
16 1 11 4 8 10 psrelbas ⊢ φ → X : D ⟶ Base R
17 16 ffnd ⊢ φ → X Fn D
18 eqid ⊢ ⋅ R = ⋅ R
19 10 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ D → X ∈ B
20 12 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ D → U ∈ B
21 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ D → y ∈ D
22 1 8 18 9 4 19 20 21 psrmulval ⊢ φ ∧ y ∈ D → X · ˙ U ⁡ y = ∑ R z ∈ g ∈ D | g ≤ f y X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z
23 breq1 ⊢ g = y → g ≤ f y ↔ y ≤ f y
24 2 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ D → I ∈ V
25 4 psrbagf ⊢ y ∈ D → y : I ⟶ ℕ 0
26 25 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ D → y : I ⟶ ℕ 0
27 nn0re ⊢ z ∈ ℕ 0 → z ∈ ℝ
28 27 leidd ⊢ z ∈ ℕ 0 → z ≤ z
29 28 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ ℕ 0 → z ≤ z
30 24 26 29 caofref ⊢ φ ∧ y ∈ D → y ≤ f y
31 23 21 30 elrabd ⊢ φ ∧ y ∈ D → y ∈ g ∈ D | g ≤ f y
32 31 snssd ⊢ φ ∧ y ∈ D → y ⊆ g ∈ D | g ≤ f y
33 32 resmptd ⊢ φ ∧ y ∈ D → z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z ↾ y = z ∈ y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z
34 33 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ D → ∑ R z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z ↾ y = ∑ R z ∈ y X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z
35 ringcmn ⊢ R ∈ Ring → R ∈ CMnd
36 3 35 syl ⊢ φ → R ∈ CMnd
37 36 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ D → R ∈ CMnd
38 ovex ⊢ ℕ 0 I ∈ V
39 4 38 rab2ex ⊢ g ∈ D | g ≤ f y ∈ V
40 39 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ D → g ∈ D | g ≤ f y ∈ V
41 3 ad2antrr ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → R ∈ Ring
42 16 ad2antrr ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → X : D ⟶ Base R
43 breq1 ⊢ g = z → g ≤ f y ↔ z ≤ f y
44 43 elrab ⊢ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ↔ z ∈ D ∧ z ≤ f y
45 44 bilani ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → z ∈ D ∧ z ≤ f y
46 45 simpld ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → z ∈ D
47 42 46 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → X ⁡ z ∈ Base R
48 1 11 4 8 20 psrelbas ⊢ φ ∧ y ∈ D → U : D ⟶ Base R
49 48 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → U : D ⟶ Base R
50 21 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → y ∈ D
51 4 psrbagf ⊢ z ∈ D → z : I ⟶ ℕ 0
52 46 51 syl ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → z : I ⟶ ℕ 0
53 45 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → z ≤ f y
54 4 psrbagcon ⊢ y ∈ D ∧ z : I ⟶ ℕ 0 ∧ z ≤ f y → y − f z ∈ D ∧ y − f z ≤ f y
55 50 52 53 54 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → y − f z ∈ D ∧ y − f z ≤ f y
56 55 simpld ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → y − f z ∈ D
57 49 56 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → U ⁡ y − f z ∈ Base R
58 11 18 ringcl ⊢ R ∈ Ring ∧ X ⁡ z ∈ Base R ∧ U ⁡ y − f z ∈ Base R → X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z ∈ Base R
59 41 47 57 58 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z ∈ Base R
60 59 fmpttd ⊢ φ ∧ y ∈ D → z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z : g ∈ D | g ≤ f y ⟶ Base R
61 eldifi ⊢ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → z ∈ g ∈ D | g ≤ f y
62 61 56 sylan2 ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → y − f z ∈ D
63 eqeq1 ⊢ x = y − f z → x = I × 0 ↔ y − f z = I × 0
64 63 ifbid ⊢ x = y − f z → if x = I × 0 1 ˙ 0 ˙ = if y − f z = I × 0 1 ˙ 0 ˙
65 6 fvexi ⊢ 1 ˙ ∈ V
66 5 fvexi ⊢ 0 ˙ ∈ V
67 65 66 ifex ⊢ if y − f z = I × 0 1 ˙ 0 ˙ ∈ V
68 64 7 67 fvmpt ⊢ y − f z ∈ D → U ⁡ y − f z = if y − f z = I × 0 1 ˙ 0 ˙
69 62 68 syl ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → U ⁡ y − f z = if y − f z = I × 0 1 ˙ 0 ˙
70 eldifsni ⊢ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → z ≠ y
71 70 adantl ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → z ≠ y
72 71 necomd ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → y ≠ z
73 24 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → I ∈ V
74 nn0sscn ⊢ ℕ 0 ⊆ ℂ
75 fss ⊢ y : I ⟶ ℕ 0 ∧ ℕ 0 ⊆ ℂ → y : I ⟶ ℂ
76 26 74 75 sylancl ⊢ φ ∧ y ∈ D → y : I ⟶ ℂ
77 76 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → y : I ⟶ ℂ
78 fss ⊢ z : I ⟶ ℕ 0 ∧ ℕ 0 ⊆ ℂ → z : I ⟶ ℂ
79 52 74 78 sylancl ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → z : I ⟶ ℂ
80 ofsubeq0 ⊢ I ∈ V ∧ y : I ⟶ ℂ ∧ z : I ⟶ ℂ → y − f z = I × 0 ↔ y = z
81 73 77 79 80 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → y − f z = I × 0 ↔ y = z
82 61 81 sylan2 ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → y − f z = I × 0 ↔ y = z
83 82 necon3bbid ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → ¬ y − f z = I × 0 ↔ y ≠ z
84 72 83 mpbird ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → ¬ y − f z = I × 0
85 84 iffalsed ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → if y − f z = I × 0 1 ˙ 0 ˙ = 0 ˙
86 69 85 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → U ⁡ y − f z = 0 ˙
87 86 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z = X ⁡ z ⋅ R 0 ˙
88 11 18 5 ringrz ⊢ R ∈ Ring ∧ X ⁡ z ∈ Base R → X ⁡ z ⋅ R 0 ˙ = 0 ˙
89 41 47 88 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y → X ⁡ z ⋅ R 0 ˙ = 0 ˙
90 61 89 sylan2 ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → X ⁡ z ⋅ R 0 ˙ = 0 ˙
91 87 90 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ D ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ∖ y → X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z = 0 ˙
92 91 40 suppss2 ⊢ φ ∧ y ∈ D → z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z supp 0 ˙ ⊆ y
93 40 mptexd ⊢ φ ∧ y ∈ D → z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z ∈ V
94 funmpt ⊢ Fun ⁡ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z
95 94 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ D → Fun ⁡ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z
96 66 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ D → 0 ˙ ∈ V
97 snfi ⊢ y ∈ Fin
98 97 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ D → y ∈ Fin
99 suppssfifsupp ⊢ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z ∈ V ∧ Fun ⁡ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z ∧ 0 ˙ ∈ V ∧ y ∈ Fin ∧ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z supp 0 ˙ ⊆ y → finSupp 0 ˙⁡ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z
100 93 95 96 98 92 99 syl32anc ⊢ φ ∧ y ∈ D → finSupp 0 ˙⁡ z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z
101 11 5 37 40 60 92 100 gsumres ⊢ φ ∧ y ∈ D → ∑ R z ∈ g ∈ D | g ≤ f y ⟼ X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z ↾ y = ∑ R z ∈ g ∈ D | g ≤ f y X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z
102 3 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ D → R ∈ Ring
103 ringmnd ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Mnd
104 102 103 syl ⊢ φ ∧ y ∈ D → R ∈ Mnd
105 eqid ⊢ y = y
106 ofsubeq0 ⊢ I ∈ V ∧ y : I ⟶ ℂ ∧ y : I ⟶ ℂ → y − f y = I × 0 ↔ y = y
107 24 76 76 106 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ D → y − f y = I × 0 ↔ y = y
108 105 107 mpbiri ⊢ φ ∧ y ∈ D → y − f y = I × 0
109 108 fveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ D → U ⁡ y − f y = U ⁡ I × 0
110 fconstmpt ⊢ I × 0 = w ∈ I ⟼ 0
111 4 fczpsrbag ⊢ I ∈ V → w ∈ I ⟼ 0 ∈ D
112 2 111 syl ⊢ φ → w ∈ I ⟼ 0 ∈ D
113 110 112 eqeltrid ⊢ φ → I × 0 ∈ D
114 113 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ D → I × 0 ∈ D
115 iftrue ⊢ x = I × 0 → if x = I × 0 1 ˙ 0 ˙ = 1 ˙
116 115 7 65 fvmpt ⊢ I × 0 ∈ D → U ⁡ I × 0 = 1 ˙
117 114 116 syl ⊢ φ ∧ y ∈ D → U ⁡ I × 0 = 1 ˙
118 109 117 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ D → U ⁡ y − f y = 1 ˙
119 118 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ D → X ⁡ y ⋅ R U ⁡ y − f y = X ⁡ y ⋅ R 1 ˙
120 16 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ y ∈ D → X ⁡ y ∈ Base R
121 11 18 6 ringridm ⊢ R ∈ Ring ∧ X ⁡ y ∈ Base R → X ⁡ y ⋅ R 1 ˙ = X ⁡ y
122 102 120 121 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ D → X ⁡ y ⋅ R 1 ˙ = X ⁡ y
123 119 122 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ D → X ⁡ y ⋅ R U ⁡ y − f y = X ⁡ y
124 123 120 eqeltrd ⊢ φ ∧ y ∈ D → X ⁡ y ⋅ R U ⁡ y − f y ∈ Base R
125 fveq2 ⊢ z = y → X ⁡ z = X ⁡ y
126 oveq2 ⊢ z = y → y − f z = y − f y
127 126 fveq2d ⊢ z = y → U ⁡ y − f z = U ⁡ y − f y
128 125 127 oveq12d ⊢ z = y → X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z = X ⁡ y ⋅ R U ⁡ y − f y
129 11 128 gsumsn ⊢ R ∈ Mnd ∧ y ∈ D ∧ X ⁡ y ⋅ R U ⁡ y − f y ∈ Base R → ∑ R z ∈ y X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z = X ⁡ y ⋅ R U ⁡ y − f y
130 104 21 124 129 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ D → ∑ R z ∈ y X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z = X ⁡ y ⋅ R U ⁡ y − f y
131 34 101 130 3eqtr3d ⊢ φ ∧ y ∈ D → ∑ R z ∈ g ∈ D | g ≤ f y X ⁡ z ⋅ R U ⁡ y − f z = X ⁡ y ⋅ R U ⁡ y − f y
132 22 131 123 3eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ D → X · ˙ U ⁡ y = X ⁡ y
133 15 17 132 eqfnfvd ⊢ φ → X · ˙ U = X