Theorem psrgrp 14728

Description: The ring of power series is a group. (Contributed by Mario Carneiro, 29-Dec-2014.) (Proof shortened by SN, 7-Feb-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
psrgrp.s	|- S = ( I mPwSer R )
psrgrp.i	|- ( ph -> I e. V )
psrgrp.r	|- ( ph -> R e. Grp )

Assertion

Ref	Expression
psrgrp	|- ( ph -> S e. Grp )

Proof of Theorem psrgrp

Dummy variables x y f are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		psrgrp.r	. . 3 |- ( ph -> R e. Grp )
2		eqid 2230	. . . 4 |- { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } = { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin }
3		fnmap 6829	. . . . 5 |- ^m Fn ( _V X. _V )
4		nn0ex 9413	. . . . 5 |- NN0 e. _V
5		psrgrp.i	. . . . . 6 |- ( ph -> I e. V )
6	5	elexd 2815	. . . . 5 |- ( ph -> I e. _V )
7		fnovex 6056	. . . . 5 |- ( ( ^m Fn ( _V X. _V ) /\ NN0 e. _V /\ I e. _V ) -> ( NN0 ^m I ) e. _V )
8	3, 4, 6, 7	mp3an12i 1377	. . . 4 |- ( ph -> ( NN0 ^m I ) e. _V )
9	2, 8	rabexd 4236	. . 3 |- ( ph -> { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } e. _V )
10		eqid 2230	. . . 4 |- ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) = ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } )
11	10	pwsgrp 13717	. . 3 |- ( ( R e. Grp /\ { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } e. _V ) -> ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) e. Grp )
12	1, 9, 11	syl2anc 411	. 2 |- ( ph -> ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) e. Grp )
13		eqid 2230	. . . . 5 |- ( Base ` R ) = ( Base ` R )
14	10, 13	pwsbas 13398	. . . 4 |- ( ( R e. Grp /\ { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } e. _V ) -> ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) = ( Base ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) )
15	1, 9, 14	syl2anc 411	. . 3 |- ( ph -> ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) = ( Base ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) )
16		psrgrp.s	. . . . 5 |- S = ( I mPwSer R )
17		eqid 2230	. . . . 5 |- ( Base ` S ) = ( Base ` S )
18	16, 13, 2, 17, 5, 1	psrbasg 14717	. . . 4 |- ( ph -> ( Base ` S ) = ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) )
19	18	eqcomd 2236	. . 3 |- ( ph -> ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) = ( Base ` S ) )
20		eqid 2230	. . . . 5 |- ( Base ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) = ( Base ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) )
21	1	adantr 276	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) -> R e. Grp )
22	9	adantr 276	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) -> { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } e. _V )
23	15	eleq2d 2300	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) <-> x e. ( Base ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) )
24	23	biimpa 296	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) -> x e. ( Base ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) )
25	24	adantrr 479	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) -> x e. ( Base ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) )
26	15	eleq2d 2300	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) <-> y e. ( Base ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) )
27	26	biimpa 296	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) -> y e. ( Base ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) )
28	27	adantrl 478	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) -> y e. ( Base ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) )
29		eqid 2230	. . . . 5 |- ( +g ` R ) = ( +g ` R )
30		eqid 2230	. . . . 5 |- ( +g ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) = ( +g ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) )
31	10, 20, 21, 22, 25, 28, 29, 30	pwsplusgval 13401	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) -> ( x ( +g ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) y ) = ( x oF ( +g ` R ) y ) )
32		eqid 2230	. . . . 5 |- ( +g ` S ) = ( +g ` S )
33	18	eleq2d 2300	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( x e. ( Base ` S ) <-> x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) )
34	33	biimpar 297	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) -> x e. ( Base ` S ) )
35	34	adantrr 479	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) -> x e. ( Base ` S ) )
36	18	eleq2d 2300	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( y e. ( Base ` S ) <-> y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) )
37	36	biimpar 297	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) -> y e. ( Base ` S ) )
38	37	adantrl 478	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) -> y e. ( Base ` S ) )
39	16, 17, 29, 32, 35, 38	psradd 14722	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) -> ( x ( +g ` S ) y ) = ( x oF ( +g ` R ) y ) )
40	31, 39	eqtr4d 2266	. . 3 |- ( ( ph /\ ( x e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) /\ y e. ( ( Base ` R ) ^m { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) ) -> ( x ( +g ` ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) ) y ) = ( x ( +g ` S ) y ) )
41	15, 19, 40	grppropd 13623	. 2 |- ( ph -> ( ( R ^s { f e. ( NN0 ^m I ) | ( `' f " NN ) e. Fin } ) e. Grp <-> S e. Grp ) )
42	12, 41	mpbid 147	1 |- ( ph -> S e. Grp )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   = wceq 1397   e. wcel 2201   {crab 2513   _Vcvv 2801   X. cxp 4725   `'ccnv 4726   "cima 4730   Fn wfn 5323   ` cfv 5328  (class class class)co 6023   oFcof 6238   ^m cmap 6822   Fincfn 6914   NNcn 9148   NN0cn0 9407   Basecbs 13105   +g cplusg 13183   ^_s cpws 13372   Grpcgrp 13606   mPwSer cmps 14699

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2203  ax-14 2204  ax-ext 2212  ax-coll 4205  ax-sep 4208  ax-pow 4266  ax-pr 4301  ax-un 4532  ax-setind 4637  ax-cnex 8128  ax-resscn 8129  ax-1cn 8130  ax-1re 8131  ax-icn 8132  ax-addcl 8133  ax-addrcl 8134  ax-mulcl 8135  ax-addcom 8137  ax-mulcom 8138  ax-addass 8139  ax-mulass 8140  ax-distr 8141  ax-i2m1 8142  ax-0lt1 8143  ax-1rid 8144  ax-0id 8145  ax-rnegex 8146  ax-cnre 8148  ax-pre-ltirr 8149  ax-pre-ltwlin 8150  ax-pre-lttrn 8151  ax-pre-apti 8152  ax-pre-ltadd 8153

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 1005  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1810  df-eu 2081  df-mo 2082  df-clab 2217  df-cleq 2223  df-clel 2226  df-nfc 2362  df-ne 2402  df-nel 2497  df-ral 2514  df-rex 2515  df-reu 2516  df-rmo 2517  df-rab 2518  df-v 2803  df-sbc 3031  df-csb 3127  df-dif 3201  df-un 3203  df-in 3205  df-ss 3212  df-nul 3494  df-pw 3655  df-sn 3676  df-pr 3677  df-tp 3678  df-op 3679  df-uni 3895  df-int 3930  df-iun 3973  df-br 4090  df-opab 4152  df-mpt 4153  df-id 4392  df-xp 4733  df-rel 4734  df-cnv 4735  df-co 4736  df-dm 4737  df-rn 4738  df-res 4739  df-ima 4740  df-iota 5288  df-fun 5330  df-fn 5331  df-f 5332  df-f1 5333  df-fo 5334  df-f1o 5335  df-fv 5336  df-riota 5976  df-ov 6026  df-oprab 6027  df-mpo 6028  df-of 6240  df-1st 6308  df-2nd 6309  df-map 6824  df-ixp 6873  df-sup 7188  df-pnf 8221  df-mnf 8222  df-xr 8223  df-ltxr 8224  df-le 8225  df-sub 8357  df-neg 8358  df-inn 9149  df-2 9207  df-3 9208  df-4 9209  df-5 9210  df-6 9211  df-7 9212  df-8 9213  df-9 9214  df-n0 9408  df-z 9485  df-dec 9617  df-uz 9761  df-fz 10249  df-struct 13107  df-ndx 13108  df-slot 13109  df-base 13111  df-plusg 13196  df-mulr 13197  df-sca 13199  df-vsca 13200  df-ip 13201  df-tset 13202  df-ple 13203  df-ds 13205  df-hom 13207  df-cco 13208  df-rest 13347  df-topn 13348  df-0g 13364  df-topgen 13366  df-pt 13367  df-prds 13373  df-pws 13396  df-mgm 13462  df-sgrp 13508  df-mnd 13523  df-grp 13609  df-minusg 13610  df-psr 14701

This theorem is referenced by:  psr0  14729  psrneg  14730  mplsubgfi  14744