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Theorem srgbinomlem3

Description: Lemma 3 for srgbinomlem . (Contributed by AV, 23-Aug-2019) (Proof shortened by AV, 27-Oct-2019)

Ref Expression
Hypotheses srgbinom.s S = Base R
srgbinom.m × ˙ = R
srgbinom.t · ˙ = R
srgbinom.a + ˙ = + R
srgbinom.g G = mulGrp R
srgbinom.e × ˙ = G
srgbinomlem.r φ R SRing
srgbinomlem.a φ A S
srgbinomlem.b φ B S
srgbinomlem.c φ A × ˙ B = B × ˙ A
srgbinomlem.n φ N 0
srgbinomlem.i ψ N × ˙ A + ˙ B = R k = 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
Assertion srgbinomlem3 φ ψ N × ˙ A + ˙ B × ˙ A = R k = 0 N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 srgbinom.s S = Base R
2 srgbinom.m × ˙ = R
3 srgbinom.t · ˙ = R
4 srgbinom.a + ˙ = + R
5 srgbinom.g G = mulGrp R
6 srgbinom.e × ˙ = G
7 srgbinomlem.r φ R SRing
8 srgbinomlem.a φ A S
9 srgbinomlem.b φ B S
10 srgbinomlem.c φ A × ˙ B = B × ˙ A
11 srgbinomlem.n φ N 0
12 srgbinomlem.i ψ N × ˙ A + ˙ B = R k = 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
13 12 adantl φ ψ N × ˙ A + ˙ B = R k = 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
14 13 oveq1d φ ψ N × ˙ A + ˙ B × ˙ A = R k = 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ A
15 srgcmn R SRing R CMnd
16 7 15 syl φ R CMnd
17 simpl φ k 0 N + 1 φ
18 elfzelz k 0 N + 1 k
19 bccl N 0 k ( N k) 0
20 11 18 19 syl2an φ k 0 N + 1 ( N k) 0
21 fznn0sub k 0 N + 1 N + 1 - k 0
22 21 adantl φ k 0 N + 1 N + 1 - k 0
23 elfznn0 k 0 N + 1 k 0
24 23 adantl φ k 0 N + 1 k 0
25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 srgbinomlem2 φ ( N k) 0 N + 1 - k 0 k 0 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B S
26 17 20 22 24 25 syl13anc φ k 0 N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B S
27 1 4 16 11 26 gsummptfzsplit φ R k = 0 N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ R k N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
28 srgmnd R SRing R Mnd
29 7 28 syl φ R Mnd
30 ovexd φ N + 1 V
31 id φ φ
32 11 nn0zd φ N
33 32 peano2zd φ N + 1
34 bccl N 0 N + 1 ( N N + 1 ) 0
35 11 33 34 syl2anc φ ( N N + 1 ) 0
36 11 nn0cnd φ N
37 peano2cn N N + 1
38 36 37 syl φ N + 1
39 38 subidd φ N + 1 - N + 1 = 0
40 0nn0 0 0
41 39 40 eqeltrdi φ N + 1 - N + 1 0
42 peano2nn0 N 0 N + 1 0
43 11 42 syl φ N + 1 0
44 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 srgbinomlem2 φ ( N N + 1 ) 0 N + 1 - N + 1 0 N + 1 0 ( N N + 1 ) · ˙ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B S
45 31 35 41 43 44 syl13anc φ ( N N + 1 ) · ˙ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B S
46 oveq2 k = N + 1 ( N k) = ( N N + 1 )
47 oveq2 k = N + 1 N + 1 - k = N + 1 - N + 1
48 47 oveq1d k = N + 1 N + 1 - k × ˙ A = N + 1 - N + 1 × ˙ A
49 oveq1 k = N + 1 k × ˙ B = N + 1 × ˙ B
50 48 49 oveq12d k = N + 1 N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B
51 46 50 oveq12d k = N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ( N N + 1 ) · ˙ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B
52 1 51 gsumsn R Mnd N + 1 V ( N N + 1 ) · ˙ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B S R k N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ( N N + 1 ) · ˙ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B
53 29 30 45 52 syl3anc φ R k N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ( N N + 1 ) · ˙ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B
54 11 nn0red φ N
55 54 ltp1d φ N < N + 1
56 55 olcd φ N + 1 < 0 N < N + 1
57 bcval4 N 0 N + 1 N + 1 < 0 N < N + 1 ( N N + 1 ) = 0
58 11 33 56 57 syl3anc φ ( N N + 1 ) = 0
59 58 oveq1d φ ( N N + 1 ) · ˙ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B = 0 · ˙ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B
60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 srgbinomlem1 φ N + 1 - N + 1 0 N + 1 0 N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B S
61 31 41 43 60 syl12anc φ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B S
62 eqid 0 R = 0 R
63 1 62 3 mulg0 N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B S 0 · ˙ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B = 0 R
64 61 63 syl φ 0 · ˙ N + 1 - N + 1 × ˙ A × ˙ N + 1 × ˙ B = 0 R
65 53 59 64 3eqtrd φ R k N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = 0 R
66 65 oveq2d φ R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ R k N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ 0 R
67 fzfid φ 0 N Fin
68 simpl φ k 0 N φ
69 bccl2 k 0 N ( N k)
70 69 nnnn0d k 0 N ( N k) 0
71 70 adantl φ k 0 N ( N k) 0
72 fzelp1 k 0 N k 0 N + 1
73 72 22 sylan2 φ k 0 N N + 1 - k 0
74 elfznn0 k 0 N k 0
75 74 adantl φ k 0 N k 0
76 68 71 73 75 25 syl13anc φ k 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B S
77 76 ralrimiva φ k 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B S
78 1 16 67 77 gsummptcl φ R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B S
79 1 4 62 mndrid R Mnd R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B S R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ 0 R = R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
80 29 78 79 syl2anc φ R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B + ˙ 0 R = R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
81 27 66 80 3eqtrd φ R k = 0 N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
82 7 adantr φ k 0 N R SRing
83 8 adantr φ k 0 N A S
84 9 adantr φ k 0 N B S
85 10 adantr φ k 0 N A × ˙ B = B × ˙ A
86 fznn0sub k 0 N N k 0
87 86 adantl φ k 0 N N k 0
88 1 2 5 6 82 83 84 75 85 87 3 71 srgpcomppsc φ k 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ A = ( N k) · ˙ N - k + 1 × ˙ A × ˙ k × ˙ B
89 36 adantr φ k 0 N N
90 1cnd φ k 0 N 1
91 elfzelz k 0 N k
92 91 zcnd k 0 N k
93 92 adantl φ k 0 N k
94 89 90 93 addsubd φ k 0 N N + 1 - k = N - k + 1
95 94 oveq1d φ k 0 N N + 1 - k × ˙ A = N - k + 1 × ˙ A
96 95 oveq1d φ k 0 N N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = N - k + 1 × ˙ A × ˙ k × ˙ B
97 96 oveq2d φ k 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = ( N k) · ˙ N - k + 1 × ˙ A × ˙ k × ˙ B
98 88 97 eqtr4d φ k 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ A = ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
99 98 mpteq2dva φ k 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ A = k 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
100 99 oveq2d φ R k = 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ A = R k = 0 N ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
101 ovexd φ 0 N V
102 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 srgbinomlem2 φ ( N k) 0 N k 0 k 0 ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B S
103 68 71 87 75 102 syl13anc φ k 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B S
104 eqid k 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B = k 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
105 ovexd φ k 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B V
106 fvexd φ 0 R V
107 104 67 105 106 fsuppmptdm φ finSupp 0 R k 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
108 1 62 4 2 7 101 8 103 107 srgsummulcr φ R k = 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ A = R k = 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ A
109 81 100 108 3eqtr2rd φ R k = 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ A = R k = 0 N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
110 109 adantr φ ψ R k = 0 N ( N k) · ˙ N k × ˙ A × ˙ k × ˙ B × ˙ A = R k = 0 N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B
111 14 110 eqtrd φ ψ N × ˙ A + ˙ B × ˙ A = R k = 0 N + 1 ( N k) · ˙ N + 1 - k × ˙ A × ˙ k × ˙ B