Theorem mplsubgfi 14905

Description: The set of polynomials is closed under addition, i.e. it is a subgroup of the set of power series. (Contributed by Mario Carneiro, 8-Jan-2015.) (Proof shortened by AV, 16-Jul-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
mplsubg.s	⊢ 𝑆 = (𝐼 mPwSer 𝑅)
mplsubg.p	⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
mplsubg.u	⊢ 𝑈 = (Base‘𝑃)
mplsubg.i	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ Fin)
mplsubg.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)

Assertion

Ref	Expression
mplsubgfi	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑆))

Proof of Theorem mplsubgfi

Dummy variables 𝑗 𝑢 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mplsubg.p	. . . 4 ⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
2		mplsubg.s	. . . 4 ⊢ 𝑆 = (𝐼 mPwSer 𝑅)
3		mplsubg.u	. . . 4 ⊢ 𝑈 = (Base‘𝑃)
4		eqid 2234	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
5	1, 2, 3, 4	mplbasss 14900	. . 3 ⊢ 𝑈 ⊆ (Base‘𝑆)
6	5	a1i 9	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊆ (Base‘𝑆))
7		mplsubg.i	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ Fin)
8		mplsubg.r	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)
9	2, 1, 3, 7, 8	mplsubgfilemm 14902	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈)
10	7	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ 𝑣 ∈ 𝑈) → 𝐼 ∈ Fin)
11	8	ad2antrr 488	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ 𝑣 ∈ 𝑈) → 𝑅 ∈ Grp)
12		simplr 529	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ 𝑣 ∈ 𝑈) → 𝑢 ∈ 𝑈)
13		simpr 110	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ 𝑣 ∈ 𝑈) → 𝑣 ∈ 𝑈)
14		eqid 2234	. . . . . 6 ⊢ (+g‘𝑆) = (+g‘𝑆)
15	2, 1, 3, 10, 11, 12, 13, 14	mplsubgfilemcl 14903	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) ∧ 𝑣 ∈ 𝑈) → (𝑢(+g‘𝑆)𝑣) ∈ 𝑈)
16	15	ralrimiva 2617	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) → ∀𝑣 ∈ 𝑈 (𝑢(+g‘𝑆)𝑣) ∈ 𝑈)
17	7	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) → 𝐼 ∈ Fin)
18	8	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) → 𝑅 ∈ Grp)
19		simpr 110	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) → 𝑢 ∈ 𝑈)
20		eqid 2234	. . . . 5 ⊢ (invg‘𝑆) = (invg‘𝑆)
21	2, 1, 3, 17, 18, 19, 20	mplsubgfileminv 14904	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) → ((invg‘𝑆)‘𝑢) ∈ 𝑈)
22	16, 21	jca 306	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝑈) → (∀𝑣 ∈ 𝑈 (𝑢(+g‘𝑆)𝑣) ∈ 𝑈 ∧ ((invg‘𝑆)‘𝑢) ∈ 𝑈))
23	22	ralrimiva 2617	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑢 ∈ 𝑈 (∀𝑣 ∈ 𝑈 (𝑢(+g‘𝑆)𝑣) ∈ 𝑈 ∧ ((invg‘𝑆)‘𝑢) ∈ 𝑈))
24	2, 7, 8	psrgrp 14889	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ Grp)
25	4, 14, 20	issubg2m 13927	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ Grp → (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑆) ↔ (𝑈 ⊆ (Base‘𝑆) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑢 ∈ 𝑈 (∀𝑣 ∈ 𝑈 (𝑢(+g‘𝑆)𝑣) ∈ 𝑈 ∧ ((invg‘𝑆)‘𝑢) ∈ 𝑈))))
26	24, 25	syl 14	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑆) ↔ (𝑈 ⊆ (Base‘𝑆) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑢 ∈ 𝑈 (∀𝑣 ∈ 𝑈 (𝑢(+g‘𝑆)𝑣) ∈ 𝑈 ∧ ((invg‘𝑆)‘𝑢) ∈ 𝑈))))
27	6, 9, 23, 26	mpbir3and 1207	1 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 1005   = wceq 1398  ∃wex 1541   ∈ wcel 2205  ∀wral 2522   ⊆ wss 3213  ‘cfv 5354  (class class class)co 6052  Fincfn 6977  Basecbs 13233  +_gcplusg 13311  Grpcgrp 13734  inv_gcminusg 13735  SubGrpcsubg 13905   mPwSer cmps 14858   mPoly cmpl 14859

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 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4227  ax-sep 4230  ax-nul 4238  ax-pow 4289  ax-pr 4324  ax-un 4556  ax-setind 4661  ax-iinf 4712  ax-cnex 8223  ax-resscn 8224  ax-1cn 8225  ax-1re 8226  ax-icn 8227  ax-addcl 8228  ax-addrcl 8229  ax-mulcl 8230  ax-addcom 8232  ax-mulcom 8233  ax-addass 8234  ax-mulass 8235  ax-distr 8236  ax-i2m1 8237  ax-0lt1 8238  ax-1rid 8239  ax-0id 8240  ax-rnegex 8241  ax-cnre 8243  ax-pre-ltirr 8244  ax-pre-ltwlin 8245  ax-pre-lttrn 8246  ax-pre-apti 8247  ax-pre-ltadd 8248

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rmo 2530  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3045  df-csb 3141  df-dif 3215  df-un 3217  df-in 3219  df-ss 3226  df-nul 3511  df-if 3623  df-pw 3673  df-sn 3697  df-pr 3698  df-tp 3699  df-op 3700  df-uni 3917  df-int 3952  df-iun 3995  df-br 4112  df-opab 4174  df-mpt 4175  df-tr 4211  df-id 4416  df-iord 4489  df-on 4491  df-suc 4494  df-iom 4715  df-xp 4757  df-rel 4758  df-cnv 4759  df-co 4760  df-dm 4761  df-rn 4762  df-res 4763  df-ima 4764  df-iota 5314  df-fun 5356  df-fn 5357  df-f 5358  df-f1 5359  df-fo 5360  df-f1o 5361  df-fv 5362  df-riota 6005  df-ov 6055  df-oprab 6056  df-mpo 6057  df-of 6268  df-1st 6336  df-2nd 6337  df-1o 6649  df-er 6769  df-map 6886  df-ixp 6936  df-en 6978  df-fin 6980  df-sup 7277  df-pnf 8315  df-mnf 8316  df-xr 8317  df-ltxr 8318  df-le 8319  df-sub 8451  df-neg 8452  df-inn 9243  df-2 9301  df-3 9302  df-4 9303  df-5 9304  df-6 9305  df-7 9306  df-8 9307  df-9 9308  df-n0 9502  df-z 9583  df-dec 9716  df-uz 9860  df-fz 10349  df-struct 13235  df-ndx 13236  df-slot 13237  df-base 13239  df-sets 13240  df-iress 13241  df-plusg 13324  df-mulr 13325  df-sca 13327  df-vsca 13328  df-ip 13329  df-tset 13330  df-ple 13331  df-ds 13333  df-hom 13335  df-cco 13336  df-rest 13475  df-topn 13476  df-0g 13492  df-topgen 13494  df-pt 13495  df-prds 13501  df-pws 13524  df-mgm 13590  df-sgrp 13636  df-mnd 13651  df-grp 13737  df-minusg 13738  df-subg 13908  df-psr 14860  df-mplcoe 14861

This theorem is referenced by:  mpl0fi  14906  mplnegfi  14909  mplgrpfi  14910