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Theorem srgpcomppsc

Description: If two elements of a semiring commute, they also commute if the elements are raised to a higher power and a scalar multiplication is involved. (Contributed by AV, 23-Aug-2019)

Ref Expression
Hypotheses srgpcomp.s ⊢ S = Base R
srgpcomp.m ⊢ × ˙ = ⋅ R
srgpcomp.g ⊢ G = mulGrp R
srgpcomp.e ⊢ × ˙ = ⋅ G
srgpcomp.r ⊢ φ → R ∈ SRing
srgpcomp.a ⊢ φ → A ∈ S
srgpcomp.b ⊢ φ → B ∈ S
srgpcomp.k ⊢ φ → K ∈ ℕ 0
srgpcomp.c ⊢ φ → A × ˙ B = B × ˙ A
srgpcompp.n ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
srgpcomppsc.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
srgpcomppsc.c ⊢ φ → C ∈ ℕ 0
Assertion srgpcomppsc ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N + 1 × ˙ A × ˙ K × ˙ B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 srgpcomp.s ⊢ S = Base R
2 srgpcomp.m ⊢ × ˙ = ⋅ R
3 srgpcomp.g ⊢ G = mulGrp R
4 srgpcomp.e ⊢ × ˙ = ⋅ G
5 srgpcomp.r ⊢ φ → R ∈ SRing
6 srgpcomp.a ⊢ φ → A ∈ S
7 srgpcomp.b ⊢ φ → B ∈ S
8 srgpcomp.k ⊢ φ → K ∈ ℕ 0
9 srgpcomp.c ⊢ φ → A × ˙ B = B × ˙ A
10 srgpcompp.n ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
11 srgpcomppsc.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
12 srgpcomppsc.c ⊢ φ → C ∈ ℕ 0
13 3 1 mgpbas ⊢ S = Base G
14 3 srgmgp ⊢ R ∈ SRing → G ∈ Mnd
15 5 14 syl ⊢ φ → G ∈ Mnd
16 13 4 15 10 6 mulgnn0cld ⊢ φ → N × ˙ A ∈ S
17 13 4 15 8 7 mulgnn0cld ⊢ φ → K × ˙ B ∈ S
18 1 11 2 srgmulgass ⊢ R ∈ SRing ∧ C ∈ ℕ 0 ∧ N × ˙ A ∈ S ∧ K × ˙ B ∈ S → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B
19 18 eqcomd ⊢ R ∈ SRing ∧ C ∈ ℕ 0 ∧ N × ˙ A ∈ S ∧ K × ˙ B ∈ S → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B
20 5 12 16 17 19 syl13anc ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B
21 20 oveq1d ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
22 srgmnd ⊢ R ∈ SRing → R ∈ Mnd
23 5 22 syl ⊢ φ → R ∈ Mnd
24 1 11 23 12 16 mulgnn0cld ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A ∈ S
25 1 2 srgass ⊢ R ∈ SRing ∧ C · ˙ N × ˙ A ∈ S ∧ K × ˙ B ∈ S ∧ A ∈ S → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
26 5 24 17 6 25 syl13anc ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
27 21 26 eqtrd ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
28 1 2 srgcl ⊢ R ∈ SRing ∧ K × ˙ B ∈ S ∧ A ∈ S → K × ˙ B × ˙ A ∈ S
29 5 17 6 28 syl3anc ⊢ φ → K × ˙ B × ˙ A ∈ S
30 1 11 2 srgmulgass ⊢ R ∈ SRing ∧ C ∈ ℕ 0 ∧ N × ˙ A ∈ S ∧ K × ˙ B × ˙ A ∈ S → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
31 5 12 16 29 30 syl13anc ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
32 1 2 srgass ⊢ R ∈ SRing ∧ N × ˙ A ∈ S ∧ K × ˙ B ∈ S ∧ A ∈ S → N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
33 5 16 17 6 32 syl13anc ⊢ φ → N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
34 33 eqcomd ⊢ φ → N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
35 34 oveq2d ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
36 31 35 eqtrd ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A
37 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 srgpcompp ⊢ φ → N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = N + 1 × ˙ A × ˙ K × ˙ B
38 37 oveq2d ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N + 1 × ˙ A × ˙ K × ˙ B
39 27 36 38 3eqtrd ⊢ φ → C · ˙ N × ˙ A × ˙ K × ˙ B × ˙ A = C · ˙ N + 1 × ˙ A × ˙ K × ˙ B