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Theorem psrlmod

Description: The ring of power series is a left module. (Contributed by Mario Carneiro, 29-Dec-2014)

Ref Expression
Hypotheses psrring.s S = I mPwSer R
psrring.i φ I V
psrring.r φ R Ring
Assertion psrlmod φ S LMod

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 eqidd φ Base S = Base S
5 eqidd φ + S = + S
6 1 2 3 psrsca φ R = Scalar S
7 eqidd φ S = S
8 eqidd φ Base R = Base R
9 eqidd φ + R = + R
10 eqidd φ R = R
11 eqidd φ 1 R = 1 R
12 ringgrp R Ring R Grp
13 3 12 syl φ R Grp
14 1 2 13 psrgrp φ S Grp
15 eqid S = S
16 eqid Base R = Base R
17 eqid Base S = Base S
18 3 3ad2ant1 φ x Base R y Base S R Ring
19 simp2 φ x Base R y Base S x Base R
20 simp3 φ x Base R y Base S y Base S
21 1 15 16 17 18 19 20 psrvscacl φ x Base R y Base S x S y Base S
22 ovex 0 I V
23 22 rabex f 0 I | f -1 Fin V
24 23 a1i φ x Base R y Base S z Base S f 0 I | f -1 Fin V
25 simpr1 φ x Base R y Base S z Base S x Base R
26 fconst6g x Base R f 0 I | f -1 Fin × x : f 0 I | f -1 Fin Base R
27 25 26 syl φ x Base R y Base S z Base S f 0 I | f -1 Fin × x : f 0 I | f -1 Fin Base R
28 eqid f 0 I | f -1 Fin = f 0 I | f -1 Fin
29 simpr2 φ x Base R y Base S z Base S y Base S
30 1 16 28 17 29 psrelbas φ x Base R y Base S z Base S y : f 0 I | f -1 Fin Base R
31 simpr3 φ x Base R y Base S z Base S z Base S
32 1 16 28 17 31 psrelbas φ x Base R y Base S z Base S z : f 0 I | f -1 Fin Base R
33 3 adantr φ x Base R y Base S z Base S R Ring
34 eqid + R = + R
35 eqid R = R
36 16 34 35 ringdi R Ring r Base R s Base R t Base R r R s + R t = r R s + R r R t
37 33 36 sylan φ x Base R y Base S z Base S r Base R s Base R t Base R r R s + R t = r R s + R r R t
38 24 27 30 32 37 caofdi φ x Base R y Base S z Base S f 0 I | f -1 Fin × x R f y + R f z = f 0 I | f -1 Fin × x R f y + R f f 0 I | f -1 Fin × x R f z
39 eqid + S = + S
40 1 17 34 39 29 31 psradd φ x Base R y Base S z Base S y + S z = y + R f z
41 40 oveq2d φ x Base R y Base S z Base S f 0 I | f -1 Fin × x R f y + S z = f 0 I | f -1 Fin × x R f y + R f z
42 1 15 16 17 35 28 25 29 psrvsca φ x Base R y Base S z Base S x S y = f 0 I | f -1 Fin × x R f y
43 1 15 16 17 35 28 25 31 psrvsca φ x Base R y Base S z Base S x S z = f 0 I | f -1 Fin × x R f z
44 42 43 oveq12d φ x Base R y Base S z Base S x S y + R f x S z = f 0 I | f -1 Fin × x R f y + R f f 0 I | f -1 Fin × x R f z
45 38 41 44 3eqtr4d φ x Base R y Base S z Base S f 0 I | f -1 Fin × x R f y + S z = x S y + R f x S z
46 13 grpmgmd φ R Mgm
47 46 adantr φ x Base R y Base S z Base S R Mgm
48 1 17 39 47 29 31 psraddcl φ x Base R y Base S z Base S y + S z Base S
49 1 15 16 17 35 28 25 48 psrvsca φ x Base R y Base S z Base S x S y + S z = f 0 I | f -1 Fin × x R f y + S z
50 21 3adant3r3 φ x Base R y Base S z Base S x S y Base S
51 1 15 16 17 33 25 31 psrvscacl φ x Base R y Base S z Base S x S z Base S
52 1 17 34 39 50 51 psradd φ x Base R y Base S z Base S x S y + S x S z = x S y + R f x S z
53 45 49 52 3eqtr4d φ x Base R y Base S z Base S x S y + S z = x S y + S x S z
54 simpr1 φ x Base R y Base R z Base S x Base R
55 simpr3 φ x Base R y Base R z Base S z Base S
56 1 15 16 17 35 28 54 55 psrvsca φ x Base R y Base R z Base S x S z = f 0 I | f -1 Fin × x R f z
57 simpr2 φ x Base R y Base R z Base S y Base R
58 1 15 16 17 35 28 57 55 psrvsca φ x Base R y Base R z Base S y S z = f 0 I | f -1 Fin × y R f z
59 56 58 oveq12d φ x Base R y Base R z Base S x S z + R f y S z = f 0 I | f -1 Fin × x R f z + R f f 0 I | f -1 Fin × y R f z
60 23 a1i φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin V
61 1 16 28 17 55 psrelbas φ x Base R y Base R z Base S z : f 0 I | f -1 Fin Base R
62 54 26 syl φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × x : f 0 I | f -1 Fin Base R
63 fconst6g y Base R f 0 I | f -1 Fin × y : f 0 I | f -1 Fin Base R
64 57 63 syl φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × y : f 0 I | f -1 Fin Base R
65 3 adantr φ x Base R y Base R z Base S R Ring
66 16 34 35 ringdir R Ring r Base R s Base R t Base R r + R s R t = r R t + R s R t
67 65 66 sylan φ x Base R y Base R z Base S r Base R s Base R t Base R r + R s R t = r R t + R s R t
68 60 61 62 64 67 caofdir φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × x + R f f 0 I | f -1 Fin × y R f z = f 0 I | f -1 Fin × x R f z + R f f 0 I | f -1 Fin × y R f z
69 60 54 57 ofc12 φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × x + R f f 0 I | f -1 Fin × y = f 0 I | f -1 Fin × x + R y
70 69 oveq1d φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × x + R f f 0 I | f -1 Fin × y R f z = f 0 I | f -1 Fin × x + R y R f z
71 59 68 70 3eqtr2rd φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × x + R y R f z = x S z + R f y S z
72 16 34 ringacl R Ring x Base R y Base R x + R y Base R
73 65 54 57 72 syl3anc φ x Base R y Base R z Base S x + R y Base R
74 1 15 16 17 35 28 73 55 psrvsca φ x Base R y Base R z Base S x + R y S z = f 0 I | f -1 Fin × x + R y R f z
75 1 15 16 17 65 54 55 psrvscacl φ x Base R y Base R z Base S x S z Base S
76 1 15 16 17 65 57 55 psrvscacl φ x Base R y Base R z Base S y S z Base S
77 1 17 34 39 75 76 psradd φ x Base R y Base R z Base S x S z + S y S z = x S z + R f y S z
78 71 74 77 3eqtr4d φ x Base R y Base R z Base S x + R y S z = x S z + S y S z
79 58 oveq2d φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × x R f y S z = f 0 I | f -1 Fin × x R f f 0 I | f -1 Fin × y R f z
80 16 35 ringass R Ring r Base R s Base R t Base R r R s R t = r R s R t
81 65 80 sylan φ x Base R y Base R z Base S r Base R s Base R t Base R r R s R t = r R s R t
82 60 62 64 61 81 caofass φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × x R f f 0 I | f -1 Fin × y R f z = f 0 I | f -1 Fin × x R f f 0 I | f -1 Fin × y R f z
83 60 54 57 ofc12 φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × x R f f 0 I | f -1 Fin × y = f 0 I | f -1 Fin × x R y
84 83 oveq1d φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × x R f f 0 I | f -1 Fin × y R f z = f 0 I | f -1 Fin × x R y R f z
85 79 82 84 3eqtr2rd φ x Base R y Base R z Base S f 0 I | f -1 Fin × x R y R f z = f 0 I | f -1 Fin × x R f y S z
86 16 35 ringcl R Ring x Base R y Base R x R y Base R
87 65 54 57 86 syl3anc φ x Base R y Base R z Base S x R y Base R
88 1 15 16 17 35 28 87 55 psrvsca φ x Base R y Base R z Base S x R y S z = f 0 I | f -1 Fin × x R y R f z
89 1 15 16 17 35 28 54 76 psrvsca φ x Base R y Base R z Base S x S y S z = f 0 I | f -1 Fin × x R f y S z
90 85 88 89 3eqtr4d φ x Base R y Base R z Base S x R y S z = x S y S z
91 3 adantr φ x Base S R Ring
92 eqid 1 R = 1 R
93 16 92 ringidcl R Ring 1 R Base R
94 91 93 syl φ x Base S 1 R Base R
95 simpr φ x Base S x Base S
96 1 15 16 17 35 28 94 95 psrvsca φ x Base S 1 R S x = f 0 I | f -1 Fin × 1 R R f x
97 23 a1i φ x Base S f 0 I | f -1 Fin V
98 1 16 28 17 95 psrelbas φ x Base S x : f 0 I | f -1 Fin Base R
99 16 35 92 ringlidm R Ring r Base R 1 R R r = r
100 91 99 sylan φ x Base S r Base R 1 R R r = r
101 97 98 94 100 caofid0l φ x Base S f 0 I | f -1 Fin × 1 R R f x = x
102 96 101 eqtrd φ x Base S 1 R S x = x
103 4 5 6 7 8 9 10 11 3 14 21 53 78 90 102 islmodd φ S LMod