Metamath Proof Explorer


Theorem evls1vsca

Description: Univariate polynomial evaluation of a scalar product of polynomials. (Contributed by Thierry Arnoux, 25-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses ressply1evl2.q โŠข ๐‘„ = ( ๐‘† evalSub1 ๐‘… )
ressply1evl2.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘† )
ressply1evl2.w โŠข ๐‘Š = ( Poly1 โ€˜ ๐‘ˆ )
ressply1evl2.u โŠข ๐‘ˆ = ( ๐‘† โ†พs ๐‘… )
ressply1evl2.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
evls1vsca.1 โŠข ร— = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
evls1vsca.2 โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘† )
evls1vsca.s โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ CRing )
evls1vsca.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘† ) )
evls1vsca.m โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘… )
evls1vsca.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐ต )
evls1vsca.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ ๐พ )
Assertion evls1vsca ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘„ โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) โ€˜ ๐ถ ) = ( ๐ด ยท ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐ถ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ressply1evl2.q โŠข ๐‘„ = ( ๐‘† evalSub1 ๐‘… )
2 ressply1evl2.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘† )
3 ressply1evl2.w โŠข ๐‘Š = ( Poly1 โ€˜ ๐‘ˆ )
4 ressply1evl2.u โŠข ๐‘ˆ = ( ๐‘† โ†พs ๐‘… )
5 ressply1evl2.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
6 evls1vsca.1 โŠข ร— = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
7 evls1vsca.2 โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘† )
8 evls1vsca.s โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ CRing )
9 evls1vsca.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘† ) )
10 evls1vsca.m โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘… )
11 evls1vsca.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐ต )
12 evls1vsca.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ ๐พ )
13 id โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐œ‘ )
14 eqid โŠข ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) = ( Poly1 โ€˜ ๐‘† )
15 eqid โŠข ( ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พs ๐ต ) = ( ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พs ๐ต )
16 14 4 3 5 9 15 ressply1vsca โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘… โˆง ๐‘ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) = ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พs ๐ต ) ) ๐‘ ) )
17 13 10 11 16 syl12anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) = ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พs ๐ต ) ) ๐‘ ) )
18 6 oveqi โŠข ( ๐ด ร— ๐‘ ) = ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ )
19 5 fvexi โŠข ๐ต โˆˆ V
20 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) )
21 15 20 ressvsca โŠข ( ๐ต โˆˆ V โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พs ๐ต ) ) )
22 19 21 ax-mp โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พs ๐ต ) )
23 22 oveqi โŠข ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) ๐‘ ) = ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พs ๐ต ) ) ๐‘ )
24 17 18 23 3eqtr4g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด ร— ๐‘ ) = ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) ๐‘ ) )
25 24 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) = ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) ๐‘ ) ) )
26 25 fveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) โ€˜ ๐ถ ) = ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) ๐‘ ) ) โ€˜ ๐ถ ) )
27 eqid โŠข ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) = ( eval1 โ€˜ ๐‘† )
28 1 2 3 4 5 27 8 9 ressply1evl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘„ = ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พ ๐ต ) )
29 28 fveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘„ โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) = ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พ ๐ต ) โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) )
30 4 subrgcrng โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ CRing โˆง ๐‘… โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ CRing )
31 8 9 30 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ CRing )
32 crngring โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ CRing โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ Ring )
33 3 ply1lmod โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ Ring โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
34 31 32 33 3syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
35 2 subrgss โŠข ( ๐‘… โˆˆ ( SubRing โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ๐‘… โІ ๐พ )
36 9 35 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โІ ๐พ )
37 4 2 ressbas2 โŠข ( ๐‘… โІ ๐พ โ†’ ๐‘… = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) )
38 36 37 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) )
39 4 ovexi โŠข ๐‘ˆ โˆˆ V
40 3 ply1sca โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ V โ†’ ๐‘ˆ = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
41 39 40 mp1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
42 41 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
43 38 42 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
44 10 43 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
45 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
46 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
47 5 45 6 46 lmodvscl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐ด ร— ๐‘ ) โˆˆ ๐ต )
48 34 44 11 47 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด ร— ๐‘ ) โˆˆ ๐ต )
49 48 fvresd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พ ๐ต ) โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) = ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) )
50 29 49 eqtr2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) = ( ๐‘„ โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) )
51 50 fveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) โ€˜ ๐ถ ) = ( ( ๐‘„ โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) โ€˜ ๐ถ ) )
52 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) = ( Base โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) )
53 eqid โŠข ( PwSer1 โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( PwSer1 โ€˜ ๐‘ˆ )
54 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( PwSer1 โ€˜ ๐‘ˆ ) ) = ( Base โ€˜ ( PwSer1 โ€˜ ๐‘ˆ ) )
55 14 4 3 5 9 53 54 52 ressply1bas2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( ( Base โ€˜ ( PwSer1 โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โˆฉ ( Base โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) ) )
56 inss2 โŠข ( ( Base โ€˜ ( PwSer1 โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โˆฉ ( Base โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) ) โІ ( Base โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) )
57 55 56 eqsstrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โІ ( Base โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) )
58 57 11 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) )
59 28 fveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘ ) = ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พ ๐ต ) โ€˜ ๐‘ ) )
60 11 fvresd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ†พ ๐ต ) โ€˜ ๐‘ ) = ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ๐‘ ) )
61 59 60 eqtr2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ๐‘ ) = ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘ ) )
62 61 fveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐ถ ) = ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐ถ ) )
63 58 62 jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) โˆง ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐ถ ) = ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐ถ ) ) )
64 36 10 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐พ )
65 27 14 2 52 8 12 63 64 20 7 evl1vsd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) ๐‘ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) โˆง ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) ๐‘ ) ) โ€˜ ๐ถ ) = ( ๐ด ยท ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐ถ ) ) ) )
66 65 simprd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( eval1 โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( Poly1 โ€˜ ๐‘† ) ) ๐‘ ) ) โ€˜ ๐ถ ) = ( ๐ด ยท ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐ถ ) ) )
67 26 51 66 3eqtr3d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘„ โ€˜ ( ๐ด ร— ๐‘ ) ) โ€˜ ๐ถ ) = ( ๐ด ยท ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘ ) โ€˜ ๐ถ ) ) )