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Theorem psrdi

Description: Distributive law for the ring of power series (left-distributivity). (Contributed by Mario Carneiro, 7-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses psrring.s S = I mPwSer R
psrring.i φ I V
psrring.r φ R Ring
psrass.d D = f 0 I | f -1 Fin
psrass.t × ˙ = S
psrass.b B = Base S
psrass.x φ X B
psrass.y φ Y B
psrass.z φ Z B
psrdi.a + ˙ = + S
Assertion psrdi φ X × ˙ Y + ˙ Z = X × ˙ Y + ˙ X × ˙ Z

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 psrass.d D = f 0 I | f -1 Fin
5 psrass.t × ˙ = S
6 psrass.b B = Base S
7 psrass.x φ X B
8 psrass.y φ Y B
9 psrass.z φ Z B
10 psrdi.a + ˙ = + S
11 eqid + R = + R
12 1 6 11 10 8 9 psradd φ Y + ˙ Z = Y + R f Z
13 12 fveq1d φ Y + ˙ Z k f x = Y + R f Z k f x
14 13 ad2antrr φ k D x y D | y f k Y + ˙ Z k f x = Y + R f Z k f x
15 ssrab2 y D | y f k D
16 simplr φ k D x y D | y f k k D
17 simpr φ k D x y D | y f k x y D | y f k
18 eqid y D | y f k = y D | y f k
19 4 18 psrbagconcl k D x y D | y f k k f x y D | y f k
20 16 17 19 syl2anc φ k D x y D | y f k k f x y D | y f k
21 15 20 sseldi φ k D x y D | y f k k f x D
22 eqid Base R = Base R
23 1 22 4 6 8 psrelbas φ Y : D Base R
24 23 ad2antrr φ k D x y D | y f k Y : D Base R
25 24 ffnd φ k D x y D | y f k Y Fn D
26 1 22 4 6 9 psrelbas φ Z : D Base R
27 26 ad2antrr φ k D x y D | y f k Z : D Base R
28 27 ffnd φ k D x y D | y f k Z Fn D
29 ovex 0 I V
30 4 29 rabex2 D V
31 30 a1i φ k D x y D | y f k D V
32 inidm D D = D
33 eqidd φ k D x y D | y f k k f x D Y k f x = Y k f x
34 eqidd φ k D x y D | y f k k f x D Z k f x = Z k f x
35 25 28 31 31 32 33 34 ofval φ k D x y D | y f k k f x D Y + R f Z k f x = Y k f x + R Z k f x
36 21 35 mpdan φ k D x y D | y f k Y + R f Z k f x = Y k f x + R Z k f x
37 14 36 eqtrd φ k D x y D | y f k Y + ˙ Z k f x = Y k f x + R Z k f x
38 37 oveq2d φ k D x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = X x R Y k f x + R Z k f x
39 3 ad2antrr φ k D x y D | y f k R Ring
40 1 22 4 6 7 psrelbas φ X : D Base R
41 40 ad2antrr φ k D x y D | y f k X : D Base R
42 15 17 sseldi φ k D x y D | y f k x D
43 41 42 ffvelrnd φ k D x y D | y f k X x Base R
44 24 21 ffvelrnd φ k D x y D | y f k Y k f x Base R
45 27 21 ffvelrnd φ k D x y D | y f k Z k f x Base R
46 eqid R = R
47 22 11 46 ringdi R Ring X x Base R Y k f x Base R Z k f x Base R X x R Y k f x + R Z k f x = X x R Y k f x + R X x R Z k f x
48 39 43 44 45 47 syl13anc φ k D x y D | y f k X x R Y k f x + R Z k f x = X x R Y k f x + R X x R Z k f x
49 38 48 eqtrd φ k D x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = X x R Y k f x + R X x R Z k f x
50 49 mpteq2dva φ k D x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = x y D | y f k X x R Y k f x + R X x R Z k f x
51 4 psrbaglefi k D y D | y f k Fin
52 51 adantl φ k D y D | y f k Fin
53 22 46 ringcl R Ring X x Base R Y k f x Base R X x R Y k f x Base R
54 39 43 44 53 syl3anc φ k D x y D | y f k X x R Y k f x Base R
55 22 46 ringcl R Ring X x Base R Z k f x Base R X x R Z k f x Base R
56 39 43 45 55 syl3anc φ k D x y D | y f k X x R Z k f x Base R
57 eqidd φ k D x y D | y f k X x R Y k f x = x y D | y f k X x R Y k f x
58 eqidd φ k D x y D | y f k X x R Z k f x = x y D | y f k X x R Z k f x
59 52 54 56 57 58 offval2 φ k D x y D | y f k X x R Y k f x + R f x y D | y f k X x R Z k f x = x y D | y f k X x R Y k f x + R X x R Z k f x
60 50 59 eqtr4d φ k D x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = x y D | y f k X x R Y k f x + R f x y D | y f k X x R Z k f x
61 60 oveq2d φ k D R x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = R x y D | y f k X x R Y k f x + R f x y D | y f k X x R Z k f x
62 3 adantr φ k D R Ring
63 ringcmn R Ring R CMnd
64 62 63 syl φ k D R CMnd
65 eqid x y D | y f k X x R Y k f x = x y D | y f k X x R Y k f x
66 eqid x y D | y f k X x R Z k f x = x y D | y f k X x R Z k f x
67 22 11 64 52 54 56 65 66 gsummptfidmadd2 φ k D R x y D | y f k X x R Y k f x + R f x y D | y f k X x R Z k f x = R x y D | y f k X x R Y k f x + R R x y D | y f k X x R Z k f x
68 61 67 eqtrd φ k D R x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = R x y D | y f k X x R Y k f x + R R x y D | y f k X x R Z k f x
69 68 mpteq2dva φ k D R x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x = k D R x y D | y f k X x R Y k f x + R R x y D | y f k X x R Z k f x
70 ringgrp R Ring R Grp
71 3 70 syl φ R Grp
72 1 6 10 71 8 9 psraddcl φ Y + ˙ Z B
73 1 6 46 5 4 7 72 psrmulfval φ X × ˙ Y + ˙ Z = k D R x y D | y f k X x R Y + ˙ Z k f x
74 1 6 5 3 7 8 psrmulcl φ X × ˙ Y B
75 1 6 5 3 7 9 psrmulcl φ X × ˙ Z B
76 1 6 11 10 74 75 psradd φ X × ˙ Y + ˙ X × ˙ Z = X × ˙ Y + R f X × ˙ Z
77 30 a1i φ D V
78 ovexd φ k D R x y D | y f k X x R Y k f x V
79 ovexd φ k D R x y D | y f k X x R Z k f x V
80 1 6 46 5 4 7 8 psrmulfval φ X × ˙ Y = k D R x y D | y f k X x R Y k f x
81 1 6 46 5 4 7 9 psrmulfval φ X × ˙ Z = k D R x y D | y f k X x R Z k f x
82 77 78 79 80 81 offval2 φ X × ˙ Y + R f X × ˙ Z = k D R x y D | y f k X x R Y k f x + R R x y D | y f k X x R Z k f x
83 76 82 eqtrd φ X × ˙ Y + ˙ X × ˙ Z = k D R x y D | y f k X x R Y k f x + R R x y D | y f k X x R Z k f x
84 69 73 83 3eqtr4d φ X × ˙ Y + ˙ Z = X × ˙ Y + ˙ X × ˙ Z