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Theorem psrlidm

Description: The identity element of the ring of power series is a left identity. (Contributed by Mario Carneiro, 29-Dec-2014) (Proof shortened by AV, 8-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses psrring.s S = I mPwSer R
psrring.i φ I V
psrring.r φ R Ring
psr1cl.d D = f 0 I | f -1 Fin
psr1cl.z 0 ˙ = 0 R
psr1cl.o 1 ˙ = 1 R
psr1cl.u U = x D if x = I × 0 1 ˙ 0 ˙
psr1cl.b B = Base S
psrlidm.t · ˙ = S
psrlidm.x φ X B
Assertion psrlidm φ U · ˙ X = X

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 psr1cl.d D = f 0 I | f -1 Fin
5 psr1cl.z 0 ˙ = 0 R
6 psr1cl.o 1 ˙ = 1 R
7 psr1cl.u U = x D if x = I × 0 1 ˙ 0 ˙
8 psr1cl.b B = Base S
9 psrlidm.t · ˙ = S
10 psrlidm.x φ X B
11 eqid Base R = Base R
12 1 2 3 4 5 6 7 8 psr1cl φ U B
13 1 8 9 3 12 10 psrmulcl φ U · ˙ X B
14 1 11 4 8 13 psrelbas φ U · ˙ X : D Base R
15 14 ffnd φ U · ˙ X Fn D
16 1 11 4 8 10 psrelbas φ X : D Base R
17 16 ffnd φ X Fn D
18 eqid R = R
19 12 adantr φ y D U B
20 10 adantr φ y D X B
21 simpr φ y D y D
22 1 8 18 9 4 19 20 21 psrmulval φ y D U · ˙ X y = R z g D | g f y U z R X y f z
23 breq1 g = I × 0 g f y I × 0 f y
24 fconstmpt I × 0 = x I 0
25 4 fczpsrbag I V x I 0 D
26 2 25 syl φ x I 0 D
27 24 26 eqeltrid φ I × 0 D
28 27 adantr φ y D I × 0 D
29 4 psrbagf y D y : I 0
30 29 adantl φ y D y : I 0
31 30 ffvelrnda φ y D x I y x 0
32 31 nn0ge0d φ y D x I 0 y x
33 32 ralrimiva φ y D x I 0 y x
34 0nn0 0 0
35 34 fconst6 I × 0 : I 0
36 ffn I × 0 : I 0 I × 0 Fn I
37 35 36 mp1i φ y D I × 0 Fn I
38 30 ffnd φ y D y Fn I
39 2 adantr φ y D I V
40 inidm I I = I
41 34 a1i φ y D 0 0
42 fvconst2g 0 0 x I I × 0 x = 0
43 41 42 sylan φ y D x I I × 0 x = 0
44 eqidd φ y D x I y x = y x
45 37 38 39 39 40 43 44 ofrfval φ y D I × 0 f y x I 0 y x
46 33 45 mpbird φ y D I × 0 f y
47 23 28 46 elrabd φ y D I × 0 g D | g f y
48 47 snssd φ y D I × 0 g D | g f y
49 48 resmptd φ y D z g D | g f y U z R X y f z I × 0 = z I × 0 U z R X y f z
50 49 oveq2d φ y D R z g D | g f y U z R X y f z I × 0 = R z I × 0 U z R X y f z
51 ringcmn R Ring R CMnd
52 3 51 syl φ R CMnd
53 52 adantr φ y D R CMnd
54 ovex 0 I V
55 4 54 rab2ex g D | g f y V
56 55 a1i φ y D g D | g f y V
57 3 ad2antrr φ y D z g D | g f y R Ring
58 simpr φ y D z g D | g f y z g D | g f y
59 breq1 g = z g f y z f y
60 59 elrab z g D | g f y z D z f y
61 58 60 sylib φ y D z g D | g f y z D z f y
62 61 simpld φ y D z g D | g f y z D
63 1 11 4 8 19 psrelbas φ y D U : D Base R
64 63 ffvelrnda φ y D z D U z Base R
65 62 64 syldan φ y D z g D | g f y U z Base R
66 16 ad2antrr φ y D z g D | g f y X : D Base R
67 21 adantr φ y D z g D | g f y y D
68 4 psrbagf z D z : I 0
69 62 68 syl φ y D z g D | g f y z : I 0
70 61 simprd φ y D z g D | g f y z f y
71 4 psrbagcon y D z : I 0 z f y y f z D y f z f y
72 67 69 70 71 syl3anc φ y D z g D | g f y y f z D y f z f y
73 72 simpld φ y D z g D | g f y y f z D
74 66 73 ffvelrnd φ y D z g D | g f y X y f z Base R
75 11 18 ringcl R Ring U z Base R X y f z Base R U z R X y f z Base R
76 57 65 74 75 syl3anc φ y D z g D | g f y U z R X y f z Base R
77 76 fmpttd φ y D z g D | g f y U z R X y f z : g D | g f y Base R
78 eldifi z g D | g f y I × 0 z g D | g f y
79 78 61 sylan2 φ y D z g D | g f y I × 0 z D z f y
80 79 simpld φ y D z g D | g f y I × 0 z D
81 eqeq1 x = z x = I × 0 z = I × 0
82 81 ifbid x = z if x = I × 0 1 ˙ 0 ˙ = if z = I × 0 1 ˙ 0 ˙
83 6 fvexi 1 ˙ V
84 5 fvexi 0 ˙ V
85 83 84 ifex if z = I × 0 1 ˙ 0 ˙ V
86 82 7 85 fvmpt z D U z = if z = I × 0 1 ˙ 0 ˙
87 80 86 syl φ y D z g D | g f y I × 0 U z = if z = I × 0 1 ˙ 0 ˙
88 eldifn z g D | g f y I × 0 ¬ z I × 0
89 88 adantl φ y D z g D | g f y I × 0 ¬ z I × 0
90 velsn z I × 0 z = I × 0
91 89 90 sylnib φ y D z g D | g f y I × 0 ¬ z = I × 0
92 91 iffalsed φ y D z g D | g f y I × 0 if z = I × 0 1 ˙ 0 ˙ = 0 ˙
93 87 92 eqtrd φ y D z g D | g f y I × 0 U z = 0 ˙
94 93 oveq1d φ y D z g D | g f y I × 0 U z R X y f z = 0 ˙ R X y f z
95 3 ad2antrr φ y D z g D | g f y I × 0 R Ring
96 78 74 sylan2 φ y D z g D | g f y I × 0 X y f z Base R
97 11 18 5 ringlz R Ring X y f z Base R 0 ˙ R X y f z = 0 ˙
98 95 96 97 syl2anc φ y D z g D | g f y I × 0 0 ˙ R X y f z = 0 ˙
99 94 98 eqtrd φ y D z g D | g f y I × 0 U z R X y f z = 0 ˙
100 99 56 suppss2 φ y D z g D | g f y U z R X y f z supp 0 ˙ I × 0
101 4 54 rabex2 D V
102 101 mptrabex z g D | g f y U z R X y f z V
103 102 a1i φ y D z g D | g f y U z R X y f z V
104 funmpt Fun z g D | g f y U z R X y f z
105 104 a1i φ y D Fun z g D | g f y U z R X y f z
106 84 a1i φ y D 0 ˙ V
107 snfi I × 0 Fin
108 107 a1i φ y D I × 0 Fin
109 suppssfifsupp z g D | g f y U z R X y f z V Fun z g D | g f y U z R X y f z 0 ˙ V I × 0 Fin z g D | g f y U z R X y f z supp 0 ˙ I × 0 finSupp 0 ˙ z g D | g f y U z R X y f z
110 103 105 106 108 100 109 syl32anc φ y D finSupp 0 ˙ z g D | g f y U z R X y f z
111 11 5 53 56 77 100 110 gsumres φ y D R z g D | g f y U z R X y f z I × 0 = R z g D | g f y U z R X y f z
112 3 adantr φ y D R Ring
113 ringmnd R Ring R Mnd
114 112 113 syl φ y D R Mnd
115 iftrue x = I × 0 if x = I × 0 1 ˙ 0 ˙ = 1 ˙
116 115 7 83 fvmpt I × 0 D U I × 0 = 1 ˙
117 28 116 syl φ y D U I × 0 = 1 ˙
118 nn0cn z 0 z
119 118 subid1d z 0 z 0 = z
120 119 adantl φ y D z 0 z 0 = z
121 39 30 41 120 caofid0r φ y D y f I × 0 = y
122 121 fveq2d φ y D X y f I × 0 = X y
123 117 122 oveq12d φ y D U I × 0 R X y f I × 0 = 1 ˙ R X y
124 16 ffvelrnda φ y D X y Base R
125 11 18 6 ringlidm R Ring X y Base R 1 ˙ R X y = X y
126 112 124 125 syl2anc φ y D 1 ˙ R X y = X y
127 123 126 eqtrd φ y D U I × 0 R X y f I × 0 = X y
128 127 124 eqeltrd φ y D U I × 0 R X y f I × 0 Base R
129 fveq2 z = I × 0 U z = U I × 0
130 oveq2 z = I × 0 y f z = y f I × 0
131 130 fveq2d z = I × 0 X y f z = X y f I × 0
132 129 131 oveq12d z = I × 0 U z R X y f z = U I × 0 R X y f I × 0
133 11 132 gsumsn R Mnd I × 0 D U I × 0 R X y f I × 0 Base R R z I × 0 U z R X y f z = U I × 0 R X y f I × 0
134 114 28 128 133 syl3anc φ y D R z I × 0 U z R X y f z = U I × 0 R X y f I × 0
135 50 111 134 3eqtr3d φ y D R z g D | g f y U z R X y f z = U I × 0 R X y f I × 0
136 22 135 127 3eqtrd φ y D U · ˙ X y = X y
137 15 17 136 eqfnfvd φ U · ˙ X = X