Theorem mplsubgfilemm 14504

Description: Lemma for mplsubgfi 14507. There exists a polynomial. (Contributed by Jim Kingdon, 21-Nov-2025.)

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
mplsubgfilemm	⊢ (𝜑 → ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈)

Distinct variable groups:   𝑆,𝑗   𝑈,𝑗

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑗)   𝑃(𝑗)   𝑅(𝑗)   𝐼(𝑗)

Proof of Theorem mplsubgfilemm

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑘 𝑛 𝑓 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mplsubg.s	. . . . 5 ⊢ 𝑆 = (𝐼 mPwSer 𝑅)
2		mplsubg.i	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ Fin)
3		mplsubg.r	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)
4		eqid 2206	. . . . 5 ⊢ {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} = {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
5		eqid 2206	. . . . 5 ⊢ (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
6		eqid 2206	. . . . 5 ⊢ (0g‘𝑆) = (0g‘𝑆)
7	1, 2, 3, 4, 5, 6	psr0 14492	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (0g‘𝑆) = ({𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} × {(0g‘𝑅)}))
8		eqid 2206	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
9	1, 2, 3, 4, 5, 8	psr0cl 14487	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ({𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} × {(0g‘𝑅)}) ∈ (Base‘𝑆))
10	7, 9	eqeltrd 2283	. . 3 ⊢ (𝜑 → (0g‘𝑆) ∈ (Base‘𝑆))
11		0nn0 9317	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ ℕ0
12	11	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ 𝐼) → 0 ∈ ℕ0)
13	12	fmpttd 5742	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0):𝐼⟶ℕ0)
14		nn0ex 9308	. . . . . . 7 ⊢ ℕ0 ∈ V
15	14	a1i 9	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ℕ0 ∈ V)
16	15, 2	elmapd 6756	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0) ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ↔ (𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0):𝐼⟶ℕ0))
17	13, 16	mpbird 167	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0) ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼))
18	7	fveq1d 5585	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((0g‘𝑆)‘𝑏) = (({𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} × {(0g‘𝑅)})‘𝑏))
19	18	adantr 276	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)) → ((0g‘𝑆)‘𝑏) = (({𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} × {(0g‘𝑅)})‘𝑏))
20		eqid 2206	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
21	20, 5	grpidcl 13405	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑅 ∈ Grp → (0g‘𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
22	3, 21	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (0g‘𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
23	22	adantr 276	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)) → (0g‘𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
24		simpr 110	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)) → 𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼))
25	4	psrbagfi 14479	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐼 ∈ Fin → {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} = (ℕ0 ↑𝑚 𝐼))
26	2, 25	syl 14	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} = (ℕ0 ↑𝑚 𝐼))
27	26	adantr 276	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)) → {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} = (ℕ0 ↑𝑚 𝐼))
28	24, 27	eleqtrrd 2286	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)) → 𝑏 ∈ {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin})
29		fvconst2g 5805	. . . . . . . 8 ⊢ (((0g‘𝑅) ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}) → (({𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} × {(0g‘𝑅)})‘𝑏) = (0g‘𝑅))
30	23, 28, 29	syl2anc 411	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)) → (({𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} × {(0g‘𝑅)})‘𝑏) = (0g‘𝑅))
31	19, 30	eqtrd 2239	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)) → ((0g‘𝑆)‘𝑏) = (0g‘𝑅))
32	31	a1d 22	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)) → (∀𝑘 ∈ 𝐼 ((𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0)‘𝑘) < (𝑏‘𝑘) → ((0g‘𝑆)‘𝑏) = (0g‘𝑅)))
33	32	ralrimiva 2580	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∀𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)(∀𝑘 ∈ 𝐼 ((𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0)‘𝑘) < (𝑏‘𝑘) → ((0g‘𝑆)‘𝑏) = (0g‘𝑅)))
34		fveq1 5582	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 = (𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0) → (𝑎‘𝑘) = ((𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0)‘𝑘))
35	34	breq1d 4057	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 = (𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0) → ((𝑎‘𝑘) < (𝑏‘𝑘) ↔ ((𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0)‘𝑘) < (𝑏‘𝑘)))
36	35	ralbidv 2507	. . . . 5 ⊢ (𝑎 = (𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0) → (∀𝑘 ∈ 𝐼 (𝑎‘𝑘) < (𝑏‘𝑘) ↔ ∀𝑘 ∈ 𝐼 ((𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0)‘𝑘) < (𝑏‘𝑘)))
37	36	rspceaimv 2886	. . . 4 ⊢ (((𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0) ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∧ ∀𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)(∀𝑘 ∈ 𝐼 ((𝑛 ∈ 𝐼 ↦ 0)‘𝑘) < (𝑏‘𝑘) → ((0g‘𝑆)‘𝑏) = (0g‘𝑅))) → ∃𝑎 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)∀𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)(∀𝑘 ∈ 𝐼 (𝑎‘𝑘) < (𝑏‘𝑘) → ((0g‘𝑆)‘𝑏) = (0g‘𝑅)))
38	17, 33, 37	syl2anc 411	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑎 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)∀𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)(∀𝑘 ∈ 𝐼 (𝑎‘𝑘) < (𝑏‘𝑘) → ((0g‘𝑆)‘𝑏) = (0g‘𝑅)))
39		mplsubg.p	. . . . 5 ⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
40		mplsubg.u	. . . . 5 ⊢ 𝑈 = (Base‘𝑃)
41	39, 1, 8, 5, 40	mplelbascoe 14498	. . . 4 ⊢ ((𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Grp) → ((0g‘𝑆) ∈ 𝑈 ↔ ((0g‘𝑆) ∈ (Base‘𝑆) ∧ ∃𝑎 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)∀𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)(∀𝑘 ∈ 𝐼 (𝑎‘𝑘) < (𝑏‘𝑘) → ((0g‘𝑆)‘𝑏) = (0g‘𝑅)))))
42	2, 3, 41	syl2anc 411	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((0g‘𝑆) ∈ 𝑈 ↔ ((0g‘𝑆) ∈ (Base‘𝑆) ∧ ∃𝑎 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)∀𝑏 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼)(∀𝑘 ∈ 𝐼 (𝑎‘𝑘) < (𝑏‘𝑘) → ((0g‘𝑆)‘𝑏) = (0g‘𝑅)))))
43	10, 38, 42	mpbir2and 947	. 2 ⊢ (𝜑 → (0g‘𝑆) ∈ 𝑈)
44		eleq1 2269	. . 3 ⊢ (𝑗 = (0g‘𝑆) → (𝑗 ∈ 𝑈 ↔ (0g‘𝑆) ∈ 𝑈))
45	44	spcegv 2862	. 2 ⊢ ((0g‘𝑆) ∈ 𝑈 → ((0g‘𝑆) ∈ 𝑈 → ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈))
46	43, 43, 45	sylc 62	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1373  ∃wex 1516   ∈ wcel 2177  ∀wral 2485  ∃wrex 2486  {crab 2489  Vcvv 2773  {csn 3634   class class class wbr 4047   ↦ cmpt 4109   × cxp 4677  ^◡ccnv 4678   “ cima 4682  ⟶wf 5272  ‘cfv 5276  (class class class)co 5951   ↑_𝑚 cmap 6742  Fincfn 6834  0cc0 7932   < clt 8114  ℕcn 9043  ℕ₀cn0 9302  Basecbs 12876  0_gc0g 13132  Grpcgrp 13376   mPwSer cmps 14467   mPoly cmpl 14468

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 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2179  ax-14 2180  ax-ext 2188  ax-coll 4163  ax-sep 4166  ax-nul 4174  ax-pow 4222  ax-pr 4257  ax-un 4484  ax-setind 4589  ax-iinf 4640  ax-cnex 8023  ax-resscn 8024  ax-1cn 8025  ax-1re 8026  ax-icn 8027  ax-addcl 8028  ax-addrcl 8029  ax-mulcl 8030  ax-addcom 8032  ax-mulcom 8033  ax-addass 8034  ax-mulass 8035  ax-distr 8036  ax-i2m1 8037  ax-0lt1 8038  ax-1rid 8039  ax-0id 8040  ax-rnegex 8041  ax-cnre 8043  ax-pre-ltirr 8044  ax-pre-ltwlin 8045  ax-pre-lttrn 8046  ax-pre-apti 8047  ax-pre-ltadd 8048

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 837  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2193  df-cleq 2199  df-clel 2202  df-nfc 2338  df-ne 2378  df-nel 2473  df-ral 2490  df-rex 2491  df-reu 2492  df-rmo 2493  df-rab 2494  df-v 2775  df-sbc 3000  df-csb 3095  df-dif 3169  df-un 3171  df-in 3173  df-ss 3180  df-nul 3462  df-if 3573  df-pw 3619  df-sn 3640  df-pr 3641  df-tp 3642  df-op 3643  df-uni 3853  df-int 3888  df-iun 3931  df-br 4048  df-opab 4110  df-mpt 4111  df-tr 4147  df-id 4344  df-iord 4417  df-on 4419  df-suc 4422  df-iom 4643  df-xp 4685  df-rel 4686  df-cnv 4687  df-co 4688  df-dm 4689  df-rn 4690  df-res 4691  df-ima 4692  df-iota 5237  df-fun 5278  df-fn 5279  df-f 5280  df-f1 5281  df-fo 5282  df-f1o 5283  df-fv 5284  df-riota 5906  df-ov 5954  df-oprab 5955  df-mpo 5956  df-of 6165  df-1st 6233  df-2nd 6234  df-1o 6509  df-er 6627  df-map 6744  df-ixp 6793  df-en 6835  df-fin 6837  df-sup 7093  df-pnf 8116  df-mnf 8117  df-xr 8118  df-ltxr 8119  df-le 8120  df-sub 8252  df-neg 8253  df-inn 9044  df-2 9102  df-3 9103  df-4 9104  df-5 9105  df-6 9106  df-7 9107  df-8 9108  df-9 9109  df-n0 9303  df-z 9380  df-dec 9512  df-uz 9656  df-fz 10138  df-struct 12878  df-ndx 12879  df-slot 12880  df-base 12882  df-sets 12883  df-iress 12884  df-plusg 12966  df-mulr 12967  df-sca 12969  df-vsca 12970  df-ip 12971  df-tset 12972  df-ple 12973  df-ds 12975  df-hom 12977  df-cco 12978  df-rest 13117  df-topn 13118  df-0g 13134  df-topgen 13136  df-pt 13137  df-prds 13143  df-pws 13166  df-mgm 13232  df-sgrp 13278  df-mnd 13293  df-grp 13379  df-minusg 13380  df-psr 14469  df-mplcoe 14470

This theorem is referenced by:  mplsubgfi  14507