Metamath Proof Explorer


Theorem assamulgscm

Description: Exponentiation of a scalar multiplication in an associative algebra: ( a .x. X ) ^ N = ( a ^ N ) .X. ( X ^ N ) . (Contributed by AV, 26-Aug-2019)

Ref Expression
Hypotheses assamulgscm.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
assamulgscm.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
assamulgscm.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น )
assamulgscm.s โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
assamulgscm.g โŠข ๐บ = ( mulGrp โ€˜ ๐น )
assamulgscm.p โŠข โ†‘ = ( .g โ€˜ ๐บ )
assamulgscm.h โŠข ๐ป = ( mulGrp โ€˜ ๐‘Š )
assamulgscm.e โŠข ๐ธ = ( .g โ€˜ ๐ป )
Assertion assamulgscm ( ( ๐‘Š โˆˆ AssAlg โˆง ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐‘ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ ๐ธ ๐‘‹ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 assamulgscm.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
2 assamulgscm.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
3 assamulgscm.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น )
4 assamulgscm.s โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
5 assamulgscm.g โŠข ๐บ = ( mulGrp โ€˜ ๐น )
6 assamulgscm.p โŠข โ†‘ = ( .g โ€˜ ๐บ )
7 assamulgscm.h โŠข ๐ป = ( mulGrp โ€˜ ๐‘Š )
8 assamulgscm.e โŠข ๐ธ = ( .g โ€˜ ๐ป )
9 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = 0 โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( 0 ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) )
10 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = 0 โ†’ ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) = ( 0 โ†‘ ๐ด ) )
11 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = 0 โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) = ( 0 ๐ธ ๐‘‹ ) )
12 10 11 oveq12d โŠข ( ๐‘ฅ = 0 โ†’ ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) = ( ( 0 โ†‘ ๐ด ) ยท ( 0 ๐ธ ๐‘‹ ) ) )
13 9 12 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฅ = 0 โ†’ ( ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) โ†” ( 0 ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( 0 โ†‘ ๐ด ) ยท ( 0 ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) )
14 13 imbi2d โŠข ( ๐‘ฅ = 0 โ†’ ( ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) โ†” ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( 0 ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( 0 โ†‘ ๐ด ) ยท ( 0 ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) ) )
15 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐‘ฆ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) )
16 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) = ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐ด ) )
17 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ฆ ๐ธ ๐‘‹ ) )
18 16 17 oveq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฆ ๐ธ ๐‘‹ ) ) )
19 15 18 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) โ†” ( ๐‘ฆ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฆ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) )
20 19 imbi2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) โ†” ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ๐‘ฆ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฆ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) ) )
21 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) )
22 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†’ ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) = ( ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†‘ ๐ด ) )
23 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) = ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ๐‘‹ ) )
24 22 23 oveq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) = ( ( ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†‘ ๐ด ) ยท ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ๐‘‹ ) ) )
25 21 24 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) โ†” ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†‘ ๐ด ) ยท ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) )
26 25 imbi2d โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†’ ( ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) โ†” ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†‘ ๐ด ) ยท ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) ) )
27 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐‘ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) )
28 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) = ( ๐‘ โ†‘ ๐ด ) )
29 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ ๐ธ ๐‘‹ ) )
30 28 29 oveq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ โ†’ ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ ๐ธ ๐‘‹ ) ) )
31 27 30 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ โ†’ ( ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) โ†” ( ๐‘ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) )
32 31 imbi2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ โ†’ ( ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ๐‘ฅ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฅ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) โ†” ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ๐‘ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) ) )
33 1 2 3 4 5 6 7 8 assamulgscmlem1 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( 0 ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( 0 โ†‘ ๐ด ) ยท ( 0 ๐ธ ๐‘‹ ) ) )
34 1 2 3 4 5 6 7 8 assamulgscmlem2 โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ( ๐‘ฆ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฆ ๐ธ ๐‘‹ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†‘ ๐ด ) ยท ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) ) )
35 34 a2d โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ๐‘ฆ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฆ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ฆ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ( ๐‘ฆ + 1 ) โ†‘ ๐ด ) ยท ( ( ๐‘ฆ + 1 ) ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) ) )
36 14 20 26 32 33 35 nn0ind โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ( ( ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘Š โˆˆ AssAlg ) โ†’ ( ๐‘ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) )
37 36 exp4c โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ( ๐ด โˆˆ ๐ต โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ โ†’ ( ๐‘Š โˆˆ AssAlg โ†’ ( ๐‘ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) ) ) )
38 37 3imp โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐‘Š โˆˆ AssAlg โ†’ ( ๐‘ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ ๐ธ ๐‘‹ ) ) ) )
39 38 impcom โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ AssAlg โˆง ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐‘ ๐ธ ( ๐ด ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ โ†‘ ๐ด ) ยท ( ๐‘ ๐ธ ๐‘‹ ) ) )