Metamath Proof Explorer


Theorem asclply1subcl

Description: Closure of the algebra scalar injection function in a polynomial on a subring. (Contributed by Thierry Arnoux, 5-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses asclply1subcl.1 โŠข ๐ด = ( algSc โ€˜ ๐‘‰ )
asclply1subcl.2 โŠข ๐‘ˆ = ( ๐‘… โ†พs ๐‘† )
asclply1subcl.3 โŠข ๐‘‰ = ( Poly1 โ€˜ ๐‘… )
asclply1subcl.4 โŠข ๐‘Š = ( Poly1 โ€˜ ๐‘ˆ )
asclply1subcl.5 โŠข ๐‘ƒ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
asclply1subcl.6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘… ) )
asclply1subcl.7 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐‘† )
Assertion asclply1subcl ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ƒ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 asclply1subcl.1 โŠข ๐ด = ( algSc โ€˜ ๐‘‰ )
2 asclply1subcl.2 โŠข ๐‘ˆ = ( ๐‘… โ†พs ๐‘† )
3 asclply1subcl.3 โŠข ๐‘‰ = ( Poly1 โ€˜ ๐‘… )
4 asclply1subcl.4 โŠข ๐‘Š = ( Poly1 โ€˜ ๐‘ˆ )
5 asclply1subcl.5 โŠข ๐‘ƒ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
6 asclply1subcl.6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘… ) )
7 asclply1subcl.7 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐‘† )
8 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ๐‘… )
9 8 subrgss โŠข ( ๐‘† โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ๐‘† โІ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
10 6 9 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โІ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
11 10 7 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
12 subrgrcl โŠข ( ๐‘† โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
13 3 ply1sca โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘‰ ) )
14 6 12 13 3syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘‰ ) )
15 14 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘‰ ) ) )
16 11 15 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘‰ ) ) )
17 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘‰ ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘‰ )
18 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘‰ ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘‰ ) )
19 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘‰ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘‰ )
20 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) = ( 1r โ€˜ ๐‘‰ )
21 1 17 18 19 20 asclval โŠข ( ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘ ) = ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘‰ ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) )
22 16 21 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘ ) = ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘‰ ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) )
23 3 2 4 5 subrgply1 โŠข ( ๐‘† โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘‰ ) )
24 eqid โŠข ( ๐‘‰ โ†พs ๐‘ƒ ) = ( ๐‘‰ โ†พs ๐‘ƒ )
25 24 19 ressvsca โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘‰ ) โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘‰ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ๐‘‰ โ†พs ๐‘ƒ ) ) )
26 6 23 25 3syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘‰ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ๐‘‰ โ†พs ๐‘ƒ ) ) )
27 26 oveqd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘‰ ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) = ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ( ๐‘‰ โ†พs ๐‘ƒ ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) )
28 id โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐œ‘ )
29 20 subrg1cl โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘‰ ) โ†’ ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) โˆˆ ๐‘ƒ )
30 6 23 29 3syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) โˆˆ ๐‘ƒ )
31 3 2 4 5 6 24 ressply1vsca โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐‘† โˆง ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) โˆˆ ๐‘ƒ ) ) โ†’ ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) = ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ( ๐‘‰ โ†พs ๐‘ƒ ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) )
32 28 7 30 31 syl12anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) = ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ( ๐‘‰ โ†พs ๐‘ƒ ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) )
33 27 32 eqtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘‰ ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) = ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) )
34 2 subrgring โŠข ( ๐‘† โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ Ring )
35 4 ply1lmod โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ Ring โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
36 6 34 35 3syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
37 2 8 ressbas2 โŠข ( ๐‘† โІ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ๐‘† = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) )
38 6 9 37 3syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) )
39 7 38 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) )
40 2 ovexi โŠข ๐‘ˆ โˆˆ V
41 4 ply1sca โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ V โ†’ ๐‘ˆ = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
42 40 41 ax-mp โŠข ๐‘ˆ = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
43 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
44 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
45 5 42 43 44 lmodvscl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆง ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) โˆˆ ๐‘ƒ ) โ†’ ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) โˆˆ ๐‘ƒ )
46 36 39 30 45 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) โˆˆ ๐‘ƒ )
47 33 46 eqeltrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘‰ ) ( 1r โ€˜ ๐‘‰ ) ) โˆˆ ๐‘ƒ )
48 22 47 eqeltrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ƒ )