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Theorem mplmulmvr

Description: Multiply a polynomial F with a variable X (i.e. with a monic monomial). (Contributed by Thierry Arnoux, 25-Jan-2026)

Ref Expression
Hypotheses mplmulmvr.1 P = I mPoly R
mplmulmvr.2 X = I mVar R Y
mplmulmvr.3 M = Base P
mplmulmvr.4 · ˙ = P
mplmulmvr.5 0 ˙ = 0 R
mplmulmvr.6 D = h 0 I | finSupp 0 h
mplmulmvr.7 A = 𝟙 I Y
mplmulmvr.8 φ I V
mplmulmvr.9 φ Y I
mplmulmvr.10 φ R Ring
mplmulmvr.11 φ F M
Assertion mplmulmvr φ X · ˙ F = b D if b Y = 0 0 ˙ F b f A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mplmulmvr.1 P = I mPoly R
2 mplmulmvr.2 X = I mVar R Y
3 mplmulmvr.3 M = Base P
4 mplmulmvr.4 · ˙ = P
5 mplmulmvr.5 0 ˙ = 0 R
6 mplmulmvr.6 D = h 0 I | finSupp 0 h
7 mplmulmvr.7 A = 𝟙 I Y
8 mplmulmvr.8 φ I V
9 mplmulmvr.9 φ Y I
10 mplmulmvr.10 φ R Ring
11 mplmulmvr.11 φ F M
12 eqid R = R
13 6 psrbasfsupp D = h 0 I | h -1 Fin
14 eqid I mVar R = I mVar R
15 1 14 3 8 10 9 mvrcl φ I mVar R Y M
16 2 15 eqeltrid φ X M
17 1 3 12 4 13 16 11 mplmul φ X · ˙ F = b D R x y D | y f b X x R F b f x
18 eqeq2 0 ˙ = if b Y = 0 0 ˙ F b f A R x y D | y f b X x R F b f x = 0 ˙ R x y D | y f b X x R F b f x = if b Y = 0 0 ˙ F b f A
19 eqeq2 F b f A = if b Y = 0 0 ˙ F b f A R x y D | y f b X x R F b f x = F b f A R x y D | y f b X x R F b f x = if b Y = 0 0 ˙ F b f A
20 simplll φ b D b Y = 0 x y D | y f b φ
21 ssrab2 y D | y f b D
22 21 a1i φ b D b Y = 0 y D | y f b D
23 22 sselda φ b D b Y = 0 x y D | y f b x D
24 2 fveq1i X x = I mVar R Y x
25 eqid 1 R = 1 R
26 8 adantr φ x D I V
27 10 adantr φ x D R Ring
28 9 adantr φ x D Y I
29 simpr φ x D x D
30 14 13 5 25 26 27 28 29 7 mvrvalind φ x D I mVar R Y x = if x = A 1 R 0 ˙
31 24 30 eqtrid φ x D X x = if x = A 1 R 0 ˙
32 20 23 31 syl2anc φ b D b Y = 0 x y D | y f b X x = if x = A 1 R 0 ˙
33 32 oveq1d φ b D b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = if x = A 1 R 0 ˙ R F b f x
34 simpr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x = A
35 34 fveq1d φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y = A Y
36 0ne1 0 1
37 36 a1i φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A 0 1
38 6 ssrab3 D 0 I
39 22 38 sstrdi φ b D b Y = 0 y D | y f b 0 I
40 39 sselda φ b D b Y = 0 x y D | y f b x 0 I
41 40 elmaprd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x : I 0
42 41 adantr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x : I 0
43 9 ad4antr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A Y I
44 42 43 ffvelcdmd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y 0
45 41 ffnd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x Fn I
46 38 a1i φ D 0 I
47 46 sselda φ b D b 0 I
48 47 elmaprd φ b D b : I 0
49 48 ad2antrr φ b D b Y = 0 x y D | y f b b : I 0
50 49 ffnd φ b D b Y = 0 x y D | y f b b Fn I
51 20 8 syl φ b D b Y = 0 x y D | y f b I V
52 breq1 y = x y f b x f b
53 simpr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x y D | y f b
54 52 53 elrabrd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x f b
55 20 9 syl φ b D b Y = 0 x y D | y f b Y I
56 45 50 51 54 55 fnfvor φ b D b Y = 0 x y D | y f b x Y b Y
57 56 adantr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y b Y
58 simpllr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A b Y = 0
59 57 58 breqtrd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y 0
60 nn0le0eq0 x Y 0 x Y 0 x Y = 0
61 60 biimpa x Y 0 x Y 0 x Y = 0
62 44 59 61 syl2anc φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y = 0
63 7 fveq1i A Y = 𝟙 I Y Y
64 9 snssd φ Y I
65 snidg Y I Y Y
66 9 65 syl φ Y Y
67 ind1 I V Y I Y Y 𝟙 I Y Y = 1
68 8 64 66 67 syl3anc φ 𝟙 I Y Y = 1
69 63 68 eqtrid φ A Y = 1
70 69 ad4antr φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A A Y = 1
71 37 62 70 3netr4d φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A x Y A Y
72 71 neneqd φ b D b Y = 0 x y D | y f b x = A ¬ x Y = A Y
73 35 72 pm2.65da φ b D b Y = 0 x y D | y f b ¬ x = A
74 73 iffalsed φ b D b Y = 0 x y D | y f b if x = A 1 R 0 ˙ = 0 ˙
75 74 oveq1d φ b D b Y = 0 x y D | y f b if x = A 1 R 0 ˙ R F b f x = 0 ˙ R F b f x
76 eqid Base R = Base R
77 20 10 syl φ b D b Y = 0 x y D | y f b R Ring
78 1 76 3 13 11 mplelf φ F : D Base R
79 20 78 syl φ b D b Y = 0 x y D | y f b F : D Base R
80 simpllr φ b D b Y = 0 x y D | y f b b D
81 13 psrbagcon b D x : I 0 x f b b f x D b f x f b
82 81 simpld b D x : I 0 x f b b f x D
83 80 41 54 82 syl3anc φ b D b Y = 0 x y D | y f b b f x D
84 79 83 ffvelcdmd φ b D b Y = 0 x y D | y f b F b f x Base R
85 76 12 5 77 84 ringlzd φ b D b Y = 0 x y D | y f b 0 ˙ R F b f x = 0 ˙
86 33 75 85 3eqtrd φ b D b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = 0 ˙
87 86 mpteq2dva φ b D b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = x y D | y f b 0 ˙
88 87 oveq2d φ b D b Y = 0 R x y D | y f b X x R F b f x = R x y D | y f b 0 ˙
89 10 ringgrpd φ R Grp
90 89 grpmndd φ R Mnd
91 90 ad2antrr φ b D b Y = 0 R Mnd
92 ovex 0 I V
93 6 92 rab2ex y D | y f b V
94 93 a1i φ b D b Y = 0 y D | y f b V
95 5 gsumz R Mnd y D | y f b V R x y D | y f b 0 ˙ = 0 ˙
96 91 94 95 syl2anc φ b D b Y = 0 R x y D | y f b 0 ˙ = 0 ˙
97 88 96 eqtrd φ b D b Y = 0 R x y D | y f b X x R F b f x = 0 ˙
98 simplll φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b φ
99 21 a1i φ b D ¬ b Y = 0 y D | y f b D
100 99 sselda φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x D
101 98 100 31 syl2anc φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b X x = if x = A 1 R 0 ˙
102 101 oveq1d φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = if x = A 1 R 0 ˙ R F b f x
103 ovif if x = A 1 R 0 ˙ R F b f x = if x = A 1 R R F b f x 0 ˙ R F b f x
104 103 a1i φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b if x = A 1 R 0 ˙ R F b f x = if x = A 1 R R F b f x 0 ˙ R F b f x
105 98 10 syl φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b R Ring
106 98 78 syl φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b F : D Base R
107 simpllr φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b b D
108 38 100 sselid φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x 0 I
109 108 elmaprd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x : I 0
110 simpr φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x y D | y f b
111 52 110 elrabrd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x f b
112 107 109 111 82 syl3anc φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b b f x D
113 106 112 ffvelcdmd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b F b f x Base R
114 76 12 25 105 113 ringlidmd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b 1 R R F b f x = F b f x
115 114 adantr φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x = A 1 R R F b f x = F b f x
116 oveq2 x = A b f x = b f A
117 116 adantl φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x = A b f x = b f A
118 117 fveq2d φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x = A F b f x = F b f A
119 115 118 eqtrd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b x = A 1 R R F b f x = F b f A
120 76 12 5 105 113 ringlzd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b 0 ˙ R F b f x = 0 ˙
121 120 adantr φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b ¬ x = A 0 ˙ R F b f x = 0 ˙
122 119 121 ifeq12da φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b if x = A 1 R R F b f x 0 ˙ R F b f x = if x = A F b f A 0 ˙
123 102 104 122 3eqtrd φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = if x = A F b f A 0 ˙
124 123 mpteq2dva φ b D ¬ b Y = 0 x y D | y f b X x R F b f x = x y D | y f b if x = A F b f A 0 ˙
125 124 oveq2d φ b D ¬ b Y = 0 R x y D | y f b X x R F b f x = R x y D | y f b if x = A F b f A 0 ˙
126 90 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 R Mnd
127 93 a1i φ b D ¬ b Y = 0 y D | y f b V
128 breq1 y = A y f b A f b
129 breq1 h = A finSupp 0 h finSupp 0 A
130 nn0ex 0 V
131 130 a1i φ 0 V
132 indf I V Y I 𝟙 I Y : I 0 1
133 8 64 132 syl2anc φ 𝟙 I Y : I 0 1
134 7 feq1i A : I 0 1 𝟙 I Y : I 0 1
135 133 134 sylibr φ A : I 0 1
136 0nn0 0 0
137 136 a1i φ 0 0
138 1nn0 1 0
139 138 a1i φ 1 0
140 137 139 prssd φ 0 1 0
141 135 140 fssd φ A : I 0
142 131 8 141 elmapdd φ A 0 I
143 141 ffund φ Fun A
144 7 oveq1i A supp 0 = 𝟙 I Y supp 0
145 indsupp I V Y I 𝟙 I Y supp 0 = Y
146 8 64 145 syl2anc φ 𝟙 I Y supp 0 = Y
147 144 146 eqtrid φ A supp 0 = Y
148 snfi Y Fin
149 147 148 eqeltrdi φ A supp 0 Fin
150 142 137 143 149 isfsuppd φ finSupp 0 A
151 129 142 150 elrabd φ A h 0 I | finSupp 0 h
152 151 6 eleqtrrdi φ A D
153 152 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 A D
154 breq1 1 = if u Y 1 0 1 b u if u Y 1 0 b u
155 breq1 0 = if u Y 1 0 0 b u if u Y 1 0 b u
156 48 adantr φ b D ¬ b Y = 0 b : I 0
157 156 ffvelcdmda φ b D ¬ b Y = 0 u I b u 0
158 157 adantr φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y b u 0
159 elsni u Y u = Y
160 159 adantl φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y u = Y
161 160 fveq2d φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y b u = b Y
162 simpllr φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y ¬ b Y = 0
163 162 neqned φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y b Y 0
164 161 163 eqnetrd φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y b u 0
165 elnnne0 b u b u 0 b u 0
166 158 164 165 sylanbrc φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y b u
167 166 nnge1d φ b D ¬ b Y = 0 u I u Y 1 b u
168 157 nn0ge0d φ b D ¬ b Y = 0 u I 0 b u
169 168 adantr φ b D ¬ b Y = 0 u I ¬ u Y 0 b u
170 154 155 167 169 ifbothda φ b D ¬ b Y = 0 u I if u Y 1 0 b u
171 170 ralrimiva φ b D ¬ b Y = 0 u I if u Y 1 0 b u
172 8 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 I V
173 138 a1i φ b D ¬ b Y = 0 u I 1 0
174 136 a1i φ b D ¬ b Y = 0 u I 0 0
175 173 174 ifexd φ b D ¬ b Y = 0 u I if u Y 1 0 V
176 fvexd φ b D ¬ b Y = 0 u I b u V
177 indval I V Y I 𝟙 I Y = u I if u Y 1 0
178 8 64 177 syl2anc φ 𝟙 I Y = u I if u Y 1 0
179 7 178 eqtrid φ A = u I if u Y 1 0
180 179 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 A = u I if u Y 1 0
181 48 feqmptd φ b D b = u I b u
182 181 adantr φ b D ¬ b Y = 0 b = u I b u
183 172 175 176 180 182 ofrfval2 φ b D ¬ b Y = 0 A f b u I if u Y 1 0 b u
184 171 183 mpbird φ b D ¬ b Y = 0 A f b
185 128 153 184 elrabd φ b D ¬ b Y = 0 A y D | y f b
186 eqid x y D | y f b if x = A F b f A 0 ˙ = x y D | y f b if x = A F b f A 0 ˙
187 78 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 F : D Base R
188 simplr φ b D ¬ b Y = 0 b D
189 141 ad2antrr φ b D ¬ b Y = 0 A : I 0
190 13 psrbagcon b D A : I 0 A f b b f A D b f A f b
191 190 simpld b D A : I 0 A f b b f A D
192 188 189 184 191 syl3anc φ b D ¬ b Y = 0 b f A D
193 187 192 ffvelcdmd φ b D ¬ b Y = 0 F b f A Base R
194 5 126 127 185 186 193 gsummptif1n0 φ b D ¬ b Y = 0 R x y D | y f b if x = A F b f A 0 ˙ = F b f A
195 125 194 eqtrd φ b D ¬ b Y = 0 R x y D | y f b X x R F b f x = F b f A
196 18 19 97 195 ifbothda φ b D R x y D | y f b X x R F b f x = if b Y = 0 0 ˙ F b f A
197 196 mpteq2dva φ b D R x y D | y f b X x R F b f x = b D if b Y = 0 0 ˙ F b f A
198 17 197 eqtrd φ X · ˙ F = b D if b Y = 0 0 ˙ F b f A