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Theorem evl1gsumdlem

Description: Lemma for evl1gsumd (induction step). (Contributed by AV, 17-Sep-2019)

Ref Expression
Hypotheses evl1gsumd.q ⊢ O = eval 1 ⁡ R
evl1gsumd.p ⊢ P = Poly 1 ⁡ R
evl1gsumd.b ⊢ B = Base R
evl1gsumd.u ⊢ U = Base P
evl1gsumd.r ⊢ φ → R ∈ CRing
evl1gsumd.y ⊢ φ → Y ∈ B
Assertion evl1gsumdlem ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ → ∀ x ∈ m M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → ∀ x ∈ m ∪ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 evl1gsumd.q ⊢ O = eval 1 ⁡ R
2 evl1gsumd.p ⊢ P = Poly 1 ⁡ R
3 evl1gsumd.b ⊢ B = Base R
4 evl1gsumd.u ⊢ U = Base P
5 evl1gsumd.r ⊢ φ → R ∈ CRing
6 evl1gsumd.y ⊢ φ → Y ∈ B
7 ralunb ⊢ ∀ x ∈ m ∪ a M ∈ U ↔ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U
8 nfcv ⊢ Ⅎ _ y M
9 nfcsb1v ⊢ Ⅎ _ x ⦋ y / x⦌ M
10 csbeq1a ⊢ x = y → M = ⦋ y / x⦌ M
11 8 9 10 cbvmpt ⊢ x ∈ m ∪ a ⟼ M = y ∈ m ∪ a ⟼ ⦋ y / x⦌ M
12 11 oveq2i ⊢ ∑ P x ∈ m ∪ a M = ∑ P y ∈ m ∪ a ⦋ y / x⦌ M
13 eqid ⊢ + P = + P
14 crngring ⊢ R ∈ CRing → R ∈ Ring
15 5 14 syl ⊢ φ → R ∈ Ring
16 2 ply1ring ⊢ R ∈ Ring → P ∈ Ring
17 15 16 syl ⊢ φ → P ∈ Ring
18 ringcmn ⊢ P ∈ Ring → P ∈ CMnd
19 17 18 syl ⊢ φ → P ∈ CMnd
20 19 3ad2ant3 ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ → P ∈ CMnd
21 20 ad2antrr ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → P ∈ CMnd
22 simpll1 ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → m ∈ Fin
23 rspcsbela ⊢ y ∈ m ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U → ⦋ y / x⦌ M ∈ U
24 23 expcom ⊢ ∀ x ∈ m M ∈ U → y ∈ m → ⦋ y / x⦌ M ∈ U
25 24 adantl ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U → y ∈ m → ⦋ y / x⦌ M ∈ U
26 25 adantr ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → y ∈ m → ⦋ y / x⦌ M ∈ U
27 26 imp ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U ∧ y ∈ m → ⦋ y / x⦌ M ∈ U
28 vex ⊢ a ∈ V
29 28 a1i ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → a ∈ V
30 simpll2 ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ¬ a ∈ m
31 vsnid ⊢ a ∈ a
32 rspcsbela ⊢ a ∈ a ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ⦋ a / x⦌ M ∈ U
33 31 32 mpan ⊢ ∀ x ∈ a M ∈ U → ⦋ a / x⦌ M ∈ U
34 33 adantl ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ⦋ a / x⦌ M ∈ U
35 csbeq1 ⊢ y = a → ⦋ y / x⦌ M = ⦋ a / x⦌ M
36 4 13 21 22 27 29 30 34 35 gsumunsn ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ∑ P y ∈ m ∪ a ⦋ y / x⦌ M = ∑ P y ∈ m ⦋ y / x⦌ M + P ⦋ a / x⦌ M
37 12 36 eqtrid ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ∑ P x ∈ m ∪ a M = ∑ P y ∈ m ⦋ y / x⦌ M + P ⦋ a / x⦌ M
38 8 9 10 cbvmpt ⊢ x ∈ m ⟼ M = y ∈ m ⟼ ⦋ y / x⦌ M
39 38 eqcomi ⊢ y ∈ m ⟼ ⦋ y / x⦌ M = x ∈ m ⟼ M
40 39 oveq2i ⊢ ∑ P y ∈ m ⦋ y / x⦌ M = ∑ P x ∈ m M
41 40 oveq1i ⊢ ∑ P y ∈ m ⦋ y / x⦌ M + P ⦋ a / x⦌ M = ∑ P x ∈ m M + P ⦋ a / x⦌ M
42 37 41 eqtrdi ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ∑ P x ∈ m ∪ a M = ∑ P x ∈ m M + P ⦋ a / x⦌ M
43 42 fveq2d ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M = O ⁡ ∑ P x ∈ m M + P ⦋ a / x⦌ M
44 43 fveq1d ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = O ⁡ ∑ P x ∈ m M + P ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
45 5 3ad2ant3 ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ → R ∈ CRing
46 45 ad2antrr ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → R ∈ CRing
47 6 3ad2ant3 ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ → Y ∈ B
48 47 ad2antrr ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → Y ∈ B
49 simplr ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ∀ x ∈ m M ∈ U
50 4 21 22 49 gsummptcl ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ∑ P x ∈ m M ∈ U
51 eqidd ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y
52 50 51 jca ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ∑ P x ∈ m M ∈ U ∧ O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y
53 eqidd ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y = O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
54 34 53 jca ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ⦋ a / x⦌ M ∈ U ∧ O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y = O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
55 eqid ⊢ + R = + R
56 1 2 3 4 46 48 52 54 13 55 evl1addd ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ∑ P x ∈ m M + P ⦋ a / x⦌ M ∈ U ∧ O ⁡ ∑ P x ∈ m M + P ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y = O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
57 56 simprd ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m M + P ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y = O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
58 44 57 eqtrd ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
59 oveq1 ⊢ O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
60 58 59 sylan9eq ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U ∧ O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
61 nfcv ⊢ Ⅎ _ y O ⁡ M ⁡ Y
62 nfcsb1v ⊢ Ⅎ _ x ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y
63 csbeq1a ⊢ x = y → O ⁡ M ⁡ Y = ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y
64 61 62 63 cbvmpt ⊢ x ∈ m ∪ a ⟼ O ⁡ M ⁡ Y = y ∈ m ∪ a ⟼ ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y
65 64 oveq2i ⊢ ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y = ∑ R y ∈ m ∪ a ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y
66 ringcmn ⊢ R ∈ Ring → R ∈ CMnd
67 15 66 syl ⊢ φ → R ∈ CMnd
68 67 3ad2ant3 ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ → R ∈ CMnd
69 68 ad2antrr ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → R ∈ CMnd
70 csbfv12 ⊢ ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y = ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ ⦋ y / x⦌ Y
71 csbfv2g ⊢ y ∈ V → ⦋ y / x⦌ O ⁡ M = O ⁡ ⦋ y / x⦌ M
72 71 elv ⊢ ⦋ y / x⦌ O ⁡ M = O ⁡ ⦋ y / x⦌ M
73 csbconstg ⊢ y ∈ V → ⦋ y / x⦌ Y = Y
74 73 elv ⊢ ⦋ y / x⦌ Y = Y
75 72 74 fveq12i ⊢ ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ ⦋ y / x⦌ Y = O ⁡ ⦋ y / x⦌ M ⁡ Y
76 70 75 eqtri ⊢ ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y = O ⁡ ⦋ y / x⦌ M ⁡ Y
77 46 adantr ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U ∧ y ∈ m → R ∈ CRing
78 48 adantr ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U ∧ y ∈ m → Y ∈ B
79 1 2 3 4 77 78 27 fveval1fvcl ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U ∧ y ∈ m → O ⁡ ⦋ y / x⦌ M ⁡ Y ∈ B
80 76 79 eqeltrid ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U ∧ y ∈ m → ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y ∈ B
81 1 2 3 4 46 48 34 fveval1fvcl ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y ∈ B
82 nfcv ⊢ Ⅎ _ x a
83 nfcv ⊢ Ⅎ _ x O
84 nfcsb1v ⊢ Ⅎ _ x ⦋ a / x⦌ M
85 83 84 nffv ⊢ Ⅎ _ x O ⁡ ⦋ a / x⦌ M
86 nfcv ⊢ Ⅎ _ x Y
87 85 86 nffv ⊢ Ⅎ _ x O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
88 csbeq1a ⊢ x = a → M = ⦋ a / x⦌ M
89 88 fveq2d ⊢ x = a → O ⁡ M = O ⁡ ⦋ a / x⦌ M
90 89 fveq1d ⊢ x = a → O ⁡ M ⁡ Y = O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
91 82 87 90 csbhypf ⊢ y = a → ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y = O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
92 3 55 69 22 80 29 30 81 91 gsumunsn ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ∑ R y ∈ m ∪ a ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y = ∑ R y ∈ m ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
93 65 92 eqtrid ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y = ∑ R y ∈ m ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
94 61 62 63 cbvmpt ⊢ x ∈ m ⟼ O ⁡ M ⁡ Y = y ∈ m ⟼ ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y
95 94 eqcomi ⊢ y ∈ m ⟼ ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y = x ∈ m ⟼ O ⁡ M ⁡ Y
96 95 oveq2i ⊢ ∑ R y ∈ m ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y
97 96 oveq1i ⊢ ∑ R y ∈ m ⦋ y / x⦌ O ⁡ M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y
98 93 97 eqtr2di ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y
99 98 adantr ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U ∧ O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y + R O ⁡ ⦋ a / x⦌ M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y
100 60 99 eqtrd ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U ∧ O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y
101 100 exp31 ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U → ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y
102 101 com23 ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y
103 102 ex ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ → ∀ x ∈ m M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y
104 103 a2d ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ → ∀ x ∈ m M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → ∀ x ∈ m M ∈ U → ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y
105 104 imp4b ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → ∀ x ∈ m M ∈ U ∧ ∀ x ∈ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y
106 7 105 biimtrid ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ ∧ ∀ x ∈ m M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → ∀ x ∈ m ∪ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y
107 106 ex ⊢ m ∈ Fin ∧ ¬ a ∈ m ∧ φ → ∀ x ∈ m M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m O ⁡ M ⁡ Y → ∀ x ∈ m ∪ a M ∈ U → O ⁡ ∑ P x ∈ m ∪ a M ⁡ Y = ∑ R x ∈ m ∪ a O ⁡ M ⁡ Y