Theorem srgpcompp 13490

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

Hypotheses

Ref	Expression
srgpcomp.s	|- S = ( Base ` R )
srgpcomp.m	|- .X. = ( .r ` R )
srgpcomp.g	|- G = (mulGrp ` R )
srgpcomp.e	|- .^ = (.g ` G )
srgpcomp.r	|- ( ph -> R e. SRing )
srgpcomp.a	|- ( ph -> A e. S )
srgpcomp.b	|- ( ph -> B e. S )
srgpcomp.k	|- ( ph -> K e. NN0 )
srgpcomp.c	|- ( ph -> ( A .X. B ) = ( B .X. A ) )
srgpcompp.n	|- ( ph -> N e. NN0 )

Assertion

Ref	Expression
srgpcompp	|- ( ph -> ( ( ( N .^ A ) .X. ( K .^ B ) ) .X. A ) = ( ( ( N + 1 ) .^ A ) .X. ( K .^ B ) ) )

Proof of Theorem srgpcompp

Step	Hyp	Ref	Expression
1		srgpcomp.r	. . 3 |- ( ph -> R e. SRing )
2		srgpcomp.g	. . . . . . 7 |- G = (mulGrp ` R )
3	2	srgmgp 13467	. . . . . 6 |- ( R e. SRing -> G e. Mnd )
4	1, 3	syl 14	. . . . 5 |- ( ph -> G e. Mnd )
5		srgpcompp.n	. . . . 5 |- ( ph -> N e. NN0 )
6		srgpcomp.a	. . . . . 6 |- ( ph -> A e. S )
7		srgpcomp.s	. . . . . . . 8 |- S = ( Base ` R )
8	2, 7	mgpbasg 13425	. . . . . . 7 |- ( R e. SRing -> S = ( Base ` G ) )
9	1, 8	syl 14	. . . . . 6 |- ( ph -> S = ( Base ` G ) )
10	6, 9	eleqtrd 2272	. . . . 5 |- ( ph -> A e. ( Base ` G ) )
11		eqid 2193	. . . . . 6 |- ( Base ` G ) = ( Base ` G )
12		srgpcomp.e	. . . . . 6 |- .^ = (.g ` G )
13	11, 12	mulgnn0cl 13211	. . . . 5 |- ( ( G e. Mnd /\ N e. NN0 /\ A e. ( Base ` G ) ) -> ( N .^ A ) e. ( Base ` G ) )
14	4, 5, 10, 13	syl3anc 1249	. . . 4 |- ( ph -> ( N .^ A ) e. ( Base ` G ) )
15	14, 9	eleqtrrd 2273	. . 3 |- ( ph -> ( N .^ A ) e. S )
16		srgpcomp.k	. . . . 5 |- ( ph -> K e. NN0 )
17		srgpcomp.b	. . . . . 6 |- ( ph -> B e. S )
18	17, 9	eleqtrd 2272	. . . . 5 |- ( ph -> B e. ( Base ` G ) )
19	11, 12	mulgnn0cl 13211	. . . . 5 |- ( ( G e. Mnd /\ K e. NN0 /\ B e. ( Base ` G ) ) -> ( K .^ B ) e. ( Base ` G ) )
20	4, 16, 18, 19	syl3anc 1249	. . . 4 |- ( ph -> ( K .^ B ) e. ( Base ` G ) )
21	20, 9	eleqtrrd 2273	. . 3 |- ( ph -> ( K .^ B ) e. S )
22		srgpcomp.m	. . . 4 |- .X. = ( .r ` R )
23	7, 22	srgass 13470	. . 3 |- ( ( R e. SRing /\ ( ( N .^ A ) e. S /\ ( K .^ B ) e. S /\ A e. S ) ) -> ( ( ( N .^ A ) .X. ( K .^ B ) ) .X. A ) = ( ( N .^ A ) .X. ( ( K .^ B ) .X. A ) ) )
24	1, 15, 21, 6, 23	syl13anc 1251	. 2 |- ( ph -> ( ( ( N .^ A ) .X. ( K .^ B ) ) .X. A ) = ( ( N .^ A ) .X. ( ( K .^ B ) .X. A ) ) )
25		srgpcomp.c	. . . . 5 |- ( ph -> ( A .X. B ) = ( B .X. A ) )
26	7, 22, 2, 12, 1, 6, 17, 16, 25	srgpcomp 13489	. . . 4 |- ( ph -> ( ( K .^ B ) .X. A ) = ( A .X. ( K .^ B ) ) )
27	26	oveq2d 5935	. . 3 |- ( ph -> ( ( N .^ A ) .X. ( ( K .^ B ) .X. A ) ) = ( ( N .^ A ) .X. ( A .X. ( K .^ B ) ) ) )
28	7, 22	srgass 13470	. . . 4 |- ( ( R e. SRing /\ ( ( N .^ A ) e. S /\ A e. S /\ ( K .^ B ) e. S ) ) -> ( ( ( N .^ A ) .X. A ) .X. ( K .^ B ) ) = ( ( N .^ A ) .X. ( A .X. ( K .^ B ) ) ) )
29	1, 15, 6, 21, 28	syl13anc 1251	. . 3 |- ( ph -> ( ( ( N .^ A ) .X. A ) .X. ( K .^ B ) ) = ( ( N .^ A ) .X. ( A .X. ( K .^ B ) ) ) )
30	27, 29	eqtr4d 2229	. 2 |- ( ph -> ( ( N .^ A ) .X. ( ( K .^ B ) .X. A ) ) = ( ( ( N .^ A ) .X. A ) .X. ( K .^ B ) ) )
31	2, 22	mgpplusgg 13423	. . . . . 6 |- ( R e. SRing -> .X. = ( +g ` G ) )
32	1, 31	syl 14	. . . . 5 |- ( ph -> .X. = ( +g ` G ) )
33	32	oveqd 5936	. . . 4 |- ( ph -> ( ( N .^ A ) .X. A ) = ( ( N .^ A ) ( +g ` G ) A ) )
34		eqid 2193	. . . . . 6 |- ( +g ` G ) = ( +g ` G )
35	11, 12, 34	mulgnn0p1 13206	. . . . 5 |- ( ( G e. Mnd /\ N e. NN0 /\ A e. ( Base ` G ) ) -> ( ( N + 1 ) .^ A ) = ( ( N .^ A ) ( +g ` G ) A ) )
36	4, 5, 10, 35	syl3anc 1249	. . . 4 |- ( ph -> ( ( N + 1 ) .^ A ) = ( ( N .^ A ) ( +g ` G ) A ) )
37	33, 36	eqtr4d 2229	. . 3 |- ( ph -> ( ( N .^ A ) .X. A ) = ( ( N + 1 ) .^ A ) )
38	37	oveq1d 5934	. 2 |- ( ph -> ( ( ( N .^ A ) .X. A ) .X. ( K .^ B ) ) = ( ( ( N + 1 ) .^ A ) .X. ( K .^ B ) ) )
39	24, 30, 38	3eqtrd 2230	1 |- ( ph -> ( ( ( N .^ A ) .X. ( K .^ B ) ) .X. A ) = ( ( ( N + 1 ) .^ A ) .X. ( K .^ B ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   = wceq 1364   e. wcel 2164   ` cfv 5255  (class class class)co 5919   1c1 7875   + caddc 7877   NN0cn0 9243   Basecbs 12621   +g cplusg 12698   .rcmulr 12699   Mndcmnd 13000  ._gcmg 13192  mulGrpcmgp 13419  SRingcsrg 13462

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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4145  ax-sep 4148  ax-nul 4156  ax-pow 4204  ax-pr 4239  ax-un 4465  ax-setind 4570  ax-iinf 4621  ax-cnex 7965  ax-resscn 7966  ax-1cn 7967  ax-1re 7968  ax-icn 7969  ax-addcl 7970  ax-addrcl 7971  ax-mulcl 7972  ax-addcom 7974  ax-addass 7976  ax-distr 7978  ax-i2m1 7979  ax-0lt1 7980  ax-0id 7982  ax-rnegex 7983  ax-cnre 7985  ax-pre-ltirr 7986  ax-pre-ltwlin 7987  ax-pre-lttrn 7988  ax-pre-ltadd 7990

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2987  df-csb 3082  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-nul 3448  df-if 3559  df-pw 3604  df-sn 3625  df-pr 3626  df-op 3628  df-uni 3837  df-int 3872  df-iun 3915  df-br 4031  df-opab 4092  df-mpt 4093  df-tr 4129  df-id 4325  df-iord 4398  df-on 4400  df-ilim 4401  df-suc 4403  df-iom 4624  df-xp 4666  df-rel 4667  df-cnv 4668  df-co 4669  df-dm 4670  df-rn 4671  df-res 4672  df-ima 4673  df-iota 5216  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-riota 5874  df-ov 5922  df-oprab 5923  df-mpo 5924  df-1st 6195  df-2nd 6196  df-recs 6360  df-frec 6446  df-pnf 8058  df-mnf 8059  df-xr 8060  df-ltxr 8061  df-le 8062  df-sub 8194  df-neg 8195  df-inn 8985  df-2 9043  df-3 9044  df-n0 9244  df-z 9321  df-uz 9596  df-seqfrec 10522  df-ndx 12624  df-slot 12625  df-base 12627  df-sets 12628  df-plusg 12711  df-mulr 12712  df-0g 12872  df-mgm 12942  df-sgrp 12988  df-mnd 13001  df-minusg 13079  df-mulg 13193  df-mgp 13420  df-ur 13459  df-srg 13463

This theorem is referenced by:  srgpcomppsc  13491