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Theorem srgpcomp

Description: If two elements of a semiring commute, they also commute if one of the elements is raised to a higher power. (Contributed by AV, 23-Aug-2019)

Ref Expression
Hypotheses srgpcomp.s S = Base R
srgpcomp.m × ˙ = R
srgpcomp.g G = mulGrp R
srgpcomp.e × ˙ = G
srgpcomp.r φ R SRing
srgpcomp.a φ A S
srgpcomp.b φ B S
srgpcomp.k φ K 0
srgpcomp.c φ A × ˙ B = B × ˙ A
Assertion srgpcomp φ K × ˙ B × ˙ A = A × ˙ K × ˙ B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 srgpcomp.s S = Base R
2 srgpcomp.m × ˙ = R
3 srgpcomp.g G = mulGrp R
4 srgpcomp.e × ˙ = G
5 srgpcomp.r φ R SRing
6 srgpcomp.a φ A S
7 srgpcomp.b φ B S
8 srgpcomp.k φ K 0
9 srgpcomp.c φ A × ˙ B = B × ˙ A
10 oveq1 x = 0 x × ˙ B = 0 × ˙ B
11 10 oveq1d x = 0 x × ˙ B × ˙ A = 0 × ˙ B × ˙ A
12 10 oveq2d x = 0 A × ˙ x × ˙ B = A × ˙ 0 × ˙ B
13 11 12 eqeq12d x = 0 x × ˙ B × ˙ A = A × ˙ x × ˙ B 0 × ˙ B × ˙ A = A × ˙ 0 × ˙ B
14 13 imbi2d x = 0 φ x × ˙ B × ˙ A = A × ˙ x × ˙ B φ 0 × ˙ B × ˙ A = A × ˙ 0 × ˙ B
15 oveq1 x = y x × ˙ B = y × ˙ B
16 15 oveq1d x = y x × ˙ B × ˙ A = y × ˙ B × ˙ A
17 15 oveq2d x = y A × ˙ x × ˙ B = A × ˙ y × ˙ B
18 16 17 eqeq12d x = y x × ˙ B × ˙ A = A × ˙ x × ˙ B y × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y × ˙ B
19 18 imbi2d x = y φ x × ˙ B × ˙ A = A × ˙ x × ˙ B φ y × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y × ˙ B
20 oveq1 x = y + 1 x × ˙ B = y + 1 × ˙ B
21 20 oveq1d x = y + 1 x × ˙ B × ˙ A = y + 1 × ˙ B × ˙ A
22 20 oveq2d x = y + 1 A × ˙ x × ˙ B = A × ˙ y + 1 × ˙ B
23 21 22 eqeq12d x = y + 1 x × ˙ B × ˙ A = A × ˙ x × ˙ B y + 1 × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y + 1 × ˙ B
24 23 imbi2d x = y + 1 φ x × ˙ B × ˙ A = A × ˙ x × ˙ B φ y + 1 × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y + 1 × ˙ B
25 oveq1 x = K x × ˙ B = K × ˙ B
26 25 oveq1d x = K x × ˙ B × ˙ A = K × ˙ B × ˙ A
27 25 oveq2d x = K A × ˙ x × ˙ B = A × ˙ K × ˙ B
28 26 27 eqeq12d x = K x × ˙ B × ˙ A = A × ˙ x × ˙ B K × ˙ B × ˙ A = A × ˙ K × ˙ B
29 28 imbi2d x = K φ x × ˙ B × ˙ A = A × ˙ x × ˙ B φ K × ˙ B × ˙ A = A × ˙ K × ˙ B
30 3 1 mgpbas S = Base G
31 eqid 1 R = 1 R
32 3 31 ringidval 1 R = 0 G
33 30 32 4 mulg0 B S 0 × ˙ B = 1 R
34 7 33 syl φ 0 × ˙ B = 1 R
35 34 oveq1d φ 0 × ˙ B × ˙ A = 1 R × ˙ A
36 1 2 31 srgridm R SRing A S A × ˙ 1 R = A
37 5 6 36 syl2anc φ A × ˙ 1 R = A
38 34 oveq2d φ A × ˙ 0 × ˙ B = A × ˙ 1 R
39 1 2 31 srglidm R SRing A S 1 R × ˙ A = A
40 5 6 39 syl2anc φ 1 R × ˙ A = A
41 37 38 40 3eqtr4rd φ 1 R × ˙ A = A × ˙ 0 × ˙ B
42 35 41 eqtrd φ 0 × ˙ B × ˙ A = A × ˙ 0 × ˙ B
43 3 srgmgp R SRing G Mnd
44 5 43 syl φ G Mnd
45 44 adantr φ y 0 G Mnd
46 simpr φ y 0 y 0
47 7 adantr φ y 0 B S
48 3 2 mgpplusg × ˙ = + G
49 30 4 48 mulgnn0p1 G Mnd y 0 B S y + 1 × ˙ B = y × ˙ B × ˙ B
50 45 46 47 49 syl3anc φ y 0 y + 1 × ˙ B = y × ˙ B × ˙ B
51 50 oveq1d φ y 0 y + 1 × ˙ B × ˙ A = y × ˙ B × ˙ B × ˙ A
52 9 eqcomd φ B × ˙ A = A × ˙ B
53 52 adantr φ y 0 B × ˙ A = A × ˙ B
54 53 oveq2d φ y 0 y × ˙ B × ˙ B × ˙ A = y × ˙ B × ˙ A × ˙ B
55 5 adantr φ y 0 R SRing
56 30 4 mulgnn0cl G Mnd y 0 B S y × ˙ B S
57 45 46 47 56 syl3anc φ y 0 y × ˙ B S
58 6 adantr φ y 0 A S
59 1 2 srgass R SRing y × ˙ B S B S A S y × ˙ B × ˙ B × ˙ A = y × ˙ B × ˙ B × ˙ A
60 55 57 47 58 59 syl13anc φ y 0 y × ˙ B × ˙ B × ˙ A = y × ˙ B × ˙ B × ˙ A
61 1 2 srgass R SRing y × ˙ B S A S B S y × ˙ B × ˙ A × ˙ B = y × ˙ B × ˙ A × ˙ B
62 55 57 58 47 61 syl13anc φ y 0 y × ˙ B × ˙ A × ˙ B = y × ˙ B × ˙ A × ˙ B
63 54 60 62 3eqtr4d φ y 0 y × ˙ B × ˙ B × ˙ A = y × ˙ B × ˙ A × ˙ B
64 51 63 eqtrd φ y 0 y + 1 × ˙ B × ˙ A = y × ˙ B × ˙ A × ˙ B
65 64 adantr φ y 0 y × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y × ˙ B y + 1 × ˙ B × ˙ A = y × ˙ B × ˙ A × ˙ B
66 oveq1 y × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y × ˙ B y × ˙ B × ˙ A × ˙ B = A × ˙ y × ˙ B × ˙ B
67 1 2 srgass R SRing A S y × ˙ B S B S A × ˙ y × ˙ B × ˙ B = A × ˙ y × ˙ B × ˙ B
68 55 58 57 47 67 syl13anc φ y 0 A × ˙ y × ˙ B × ˙ B = A × ˙ y × ˙ B × ˙ B
69 50 eqcomd φ y 0 y × ˙ B × ˙ B = y + 1 × ˙ B
70 69 oveq2d φ y 0 A × ˙ y × ˙ B × ˙ B = A × ˙ y + 1 × ˙ B
71 68 70 eqtrd φ y 0 A × ˙ y × ˙ B × ˙ B = A × ˙ y + 1 × ˙ B
72 66 71 sylan9eqr φ y 0 y × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y × ˙ B y × ˙ B × ˙ A × ˙ B = A × ˙ y + 1 × ˙ B
73 65 72 eqtrd φ y 0 y × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y × ˙ B y + 1 × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y + 1 × ˙ B
74 73 ex φ y 0 y × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y × ˙ B y + 1 × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y + 1 × ˙ B
75 74 expcom y 0 φ y × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y × ˙ B y + 1 × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y + 1 × ˙ B
76 75 a2d y 0 φ y × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y × ˙ B φ y + 1 × ˙ B × ˙ A = A × ˙ y + 1 × ˙ B
77 14 19 24 29 42 76 nn0ind K 0 φ K × ˙ B × ˙ A = A × ˙ K × ˙ B
78 8 77 mpcom φ K × ˙ B × ˙ A = A × ˙ K × ˙ B