Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  freshmansdream Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem freshmansdream 31484
Description: For a prime number 𝑃, if 𝑋 and 𝑌 are members of a commutative ring 𝑅 of characteristic 𝑃, then ((𝑋 + 𝑌)↑𝑃) = ((𝑋𝑃) + (𝑌𝑃)). This theorem is sometimes referred to as "the freshman's dream" . (Contributed by Thierry Arnoux, 18-Sep-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
freshmansdream.s 𝐵 = (Base‘𝑅)
freshmansdream.a + = (+g𝑅)
freshmansdream.p = (.g‘(mulGrp‘𝑅))
freshmansdream.c 𝑃 = (chr‘𝑅)
freshmansdream.r (𝜑𝑅 ∈ CRing)
freshmansdream.1 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
freshmansdream.x (𝜑𝑋𝐵)
freshmansdream.y (𝜑𝑌𝐵)
Assertion
Ref Expression
freshmansdream (𝜑 → (𝑃 (𝑋 + 𝑌)) = ((𝑃 𝑋) + (𝑃 𝑌)))

Proof of Theorem freshmansdream
Dummy variable 𝑖 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 freshmansdream.r . . 3 (𝜑𝑅 ∈ CRing)
2 crngring 19795 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
3 freshmansdream.c . . . . 5 𝑃 = (chr‘𝑅)
43chrcl 20730 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ ℕ0)
51, 2, 43syl 18 . . 3 (𝜑𝑃 ∈ ℕ0)
6 freshmansdream.x . . 3 (𝜑𝑋𝐵)
7 freshmansdream.y . . 3 (𝜑𝑌𝐵)
8 freshmansdream.s . . . 4 𝐵 = (Base‘𝑅)
9 eqid 2738 . . . 4 (.r𝑅) = (.r𝑅)
10 eqid 2738 . . . 4 (.g𝑅) = (.g𝑅)
11 freshmansdream.a . . . 4 + = (+g𝑅)
12 eqid 2738 . . . 4 (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
13 freshmansdream.p . . . 4 = (.g‘(mulGrp‘𝑅))
148, 9, 10, 11, 12, 13crngbinom 19860 . . 3 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑃 ∈ ℕ0) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (𝑃 (𝑋 + 𝑌)) = (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...𝑃) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))))
151, 5, 6, 7, 14syl22anc 836 . 2 (𝜑 → (𝑃 (𝑋 + 𝑌)) = (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...𝑃) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))))
165nn0cnd 12295 . . . . . . 7 (𝜑𝑃 ∈ ℂ)
17 1cnd 10970 . . . . . . 7 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
1816, 17npcand 11336 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑃 − 1) + 1) = 𝑃)
1918oveq2d 7291 . . . . 5 (𝜑 → (0...((𝑃 − 1) + 1)) = (0...𝑃))
2019eqcomd 2744 . . . 4 (𝜑 → (0...𝑃) = (0...((𝑃 − 1) + 1)))
2120mpteq1d 5169 . . 3 (𝜑 → (𝑖 ∈ (0...𝑃) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)))) = (𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)))))
2221oveq2d 7291 . 2 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...𝑃) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) = (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))))
23 ringcmn 19820 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ CMnd)
241, 2, 233syl 18 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ CMnd)
25 freshmansdream.1 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
26 prmnn 16379 . . . . 5 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
27 nnm1nn0 12274 . . . . 5 (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
2825, 26, 273syl 18 . . . 4 (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
29 ringgrp 19788 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Grp)
301, 2, 293syl 18 . . . . . 6 (𝜑𝑅 ∈ Grp)
3130adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → 𝑅 ∈ Grp)
325adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → 𝑃 ∈ ℕ0)
33 fzssz 13258 . . . . . . . . 9 (0...((𝑃 − 1) + 1)) ⊆ ℤ
3433a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0...((𝑃 − 1) + 1)) ⊆ ℤ)
3534sselda 3921 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → 𝑖 ∈ ℤ)
36 bccl 14036 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℕ0𝑖 ∈ ℤ) → (𝑃C𝑖) ∈ ℕ0)
3732, 35, 36syl2anc 584 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → (𝑃C𝑖) ∈ ℕ0)
3837nn0zd 12424 . . . . 5 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → (𝑃C𝑖) ∈ ℤ)
391, 2syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
4039adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → 𝑅 ∈ Ring)
4112ringmgp 19789 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring → (mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd)
4239, 41syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → (mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd)
4342adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → (mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd)
44 simpr 485 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → 𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1)))
4519adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → (0...((𝑃 − 1) + 1)) = (0...𝑃))
4644, 45eleqtrd 2841 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → 𝑖 ∈ (0...𝑃))
47 fznn0sub 13288 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (0...𝑃) → (𝑃𝑖) ∈ ℕ0)
4846, 47syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → (𝑃𝑖) ∈ ℕ0)
496adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → 𝑋𝐵)
5012, 8mgpbas 19726 . . . . . . . 8 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑅))
5150, 13mulgnn0cl 18720 . . . . . . 7 (((mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd ∧ (𝑃𝑖) ∈ ℕ0𝑋𝐵) → ((𝑃𝑖) 𝑋) ∈ 𝐵)
5243, 48, 49, 51syl3anc 1370 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → ((𝑃𝑖) 𝑋) ∈ 𝐵)
53 elfznn0 13349 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1)) → 𝑖 ∈ ℕ0)
5453adantl 482 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → 𝑖 ∈ ℕ0)
557adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → 𝑌𝐵)
5650, 13mulgnn0cl 18720 . . . . . . 7 (((mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd ∧ 𝑖 ∈ ℕ0𝑌𝐵) → (𝑖 𝑌) ∈ 𝐵)
5743, 54, 55, 56syl3anc 1370 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → (𝑖 𝑌) ∈ 𝐵)
588, 9ringcl 19800 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ ((𝑃𝑖) 𝑋) ∈ 𝐵 ∧ (𝑖 𝑌) ∈ 𝐵) → (((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)) ∈ 𝐵)
5940, 52, 57, 58syl3anc 1370 . . . . 5 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → (((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)) ∈ 𝐵)
608, 10mulgcl 18721 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Grp ∧ (𝑃C𝑖) ∈ ℤ ∧ (((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)) ∈ 𝐵) → ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))) ∈ 𝐵)
6131, 38, 59, 60syl3anc 1370 . . . 4 ((𝜑𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1))) → ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))) ∈ 𝐵)
628, 11, 24, 28, 61gsummptfzsplit 19533 . . 3 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) = ((𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) + (𝑅 Σg (𝑖 ∈ {((𝑃 − 1) + 1)} ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)))))))
6330adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → 𝑅 ∈ Grp)
64 elfzelz 13256 . . . . . . . . 9 (𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1)) → 𝑖 ∈ ℤ)
655, 64, 36syl2an 596 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → (𝑃C𝑖) ∈ ℕ0)
6665nn0zd 12424 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → (𝑃C𝑖) ∈ ℤ)
6739adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → 𝑅 ∈ Ring)
6867, 41syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → (mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd)
69 fzssp1 13299 . . . . . . . . . . . 12 (0...(𝑃 − 1)) ⊆ (0...((𝑃 − 1) + 1))
7069, 19sseqtrid 3973 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (0...(𝑃 − 1)) ⊆ (0...𝑃))
7170sselda 3921 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → 𝑖 ∈ (0...𝑃))
7271, 47syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → (𝑃𝑖) ∈ ℕ0)
736adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → 𝑋𝐵)
7468, 72, 73, 51syl3anc 1370 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → ((𝑃𝑖) 𝑋) ∈ 𝐵)
75 elfznn0 13349 . . . . . . . . . 10 (𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1)) → 𝑖 ∈ ℕ0)
7675adantl 482 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → 𝑖 ∈ ℕ0)
777adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → 𝑌𝐵)
7868, 76, 77, 56syl3anc 1370 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → (𝑖 𝑌) ∈ 𝐵)
7967, 74, 78, 58syl3anc 1370 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → (((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)) ∈ 𝐵)
8063, 66, 79, 60syl3anc 1370 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1))) → ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))) ∈ 𝐵)
818, 11, 24, 28, 80gsummptfzsplitl 19534 . . . . 5 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) = ((𝑅 Σg (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) + (𝑅 Σg (𝑖 ∈ {0} ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)))))))
8239adantr 481 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑅 ∈ Ring)
83 prmdvdsbc 31130 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∥ (𝑃C𝑖))
8425, 83sylan 580 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑃 ∥ (𝑃C𝑖))
8582, 41syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd)
865nn0zd 12424 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑃 ∈ ℤ)
87 1nn0 12249 . . . . . . . . . . . . . . . 16 1 ∈ ℕ0
88 eluzmn 12589 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℕ0) → 𝑃 ∈ (ℤ‘(𝑃 − 1)))
8986, 87, 88sylancl 586 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑃 ∈ (ℤ‘(𝑃 − 1)))
90 fzss2 13296 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑃 ∈ (ℤ‘(𝑃 − 1)) → (1...(𝑃 − 1)) ⊆ (1...𝑃))
9189, 90syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (1...(𝑃 − 1)) ⊆ (1...𝑃))
9291sselda 3921 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑖 ∈ (1...𝑃))
93 fznn0sub 13288 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (1...𝑃) → (𝑃𝑖) ∈ ℕ0)
9492, 93syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑃𝑖) ∈ ℕ0)
956adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑋𝐵)
9685, 94, 95, 51syl3anc 1370 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((𝑃𝑖) 𝑋) ∈ 𝐵)
97 elfznn 13285 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → 𝑖 ∈ ℕ)
9897nnnn0d 12293 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) → 𝑖 ∈ ℕ0)
9998adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑖 ∈ ℕ0)
1007adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → 𝑌𝐵)
10185, 99, 100, 56syl3anc 1370 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (𝑖 𝑌) ∈ 𝐵)
10282, 96, 101, 58syl3anc 1370 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → (((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)) ∈ 𝐵)
103 eqid 2738 . . . . . . . . . . 11 (0g𝑅) = (0g𝑅)
1043, 8, 10, 103dvdschrmulg 31483 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑃 ∥ (𝑃C𝑖) ∧ (((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)) ∈ 𝐵) → ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))) = (0g𝑅))
10582, 84, 102, 104syl3anc 1370 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1))) → ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))) = (0g𝑅))
106105mpteq2dva 5174 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)))) = (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↦ (0g𝑅)))
107106oveq2d 7291 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) = (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↦ (0g𝑅))))
108 ringmnd 19793 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Mnd)
10939, 108syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝑅 ∈ Mnd)
110 ovex 7308 . . . . . . . 8 (1...(𝑃 − 1)) ∈ V
111103gsumz 18474 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Mnd ∧ (1...(𝑃 − 1)) ∈ V) → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↦ (0g𝑅))) = (0g𝑅))
112109, 110, 111sylancl 586 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↦ (0g𝑅))) = (0g𝑅))
113107, 112eqtrd 2778 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) = (0g𝑅))
114 0nn0 12248 . . . . . . . 8 0 ∈ ℕ0
115114a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 0 ∈ ℕ0)
11650, 13mulgnn0cl 18720 . . . . . . . 8 (((mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd ∧ 𝑃 ∈ ℕ0𝑋𝐵) → (𝑃 𝑋) ∈ 𝐵)
11742, 5, 6, 116syl3anc 1370 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 𝑋) ∈ 𝐵)
118 simpr 485 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑖 = 0) → 𝑖 = 0)
119118oveq2d 7291 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 = 0) → (𝑃C𝑖) = (𝑃C0))
120118oveq2d 7291 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑖 = 0) → (𝑃𝑖) = (𝑃 − 0))
121120oveq1d 7290 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑖 = 0) → ((𝑃𝑖) 𝑋) = ((𝑃 − 0) 𝑋))
122118oveq1d 7290 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑖 = 0) → (𝑖 𝑌) = (0 𝑌))
123121, 122oveq12d 7293 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 = 0) → (((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)) = (((𝑃 − 0) 𝑋)(.r𝑅)(0 𝑌)))
124119, 123oveq12d 7293 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 = 0) → ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))) = ((𝑃C0)(.g𝑅)(((𝑃 − 0) 𝑋)(.r𝑅)(0 𝑌))))
125 bcn0 14024 . . . . . . . . . . . 12 (𝑃 ∈ ℕ0 → (𝑃C0) = 1)
1265, 125syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑃C0) = 1)
12716subid1d 11321 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑃 − 0) = 𝑃)
128127oveq1d 7290 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑃 − 0) 𝑋) = (𝑃 𝑋))
129 eqid 2738 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (1r𝑅) = (1r𝑅)
13012, 129ringidval 19739 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1r𝑅) = (0g‘(mulGrp‘𝑅))
13150, 130, 13mulg0 18707 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑌𝐵 → (0 𝑌) = (1r𝑅))
1327, 131syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (0 𝑌) = (1r𝑅))
133128, 132oveq12d 7293 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((𝑃 − 0) 𝑋)(.r𝑅)(0 𝑌)) = ((𝑃 𝑋)(.r𝑅)(1r𝑅)))
1348, 9, 129ringridm 19811 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑃 𝑋) ∈ 𝐵) → ((𝑃 𝑋)(.r𝑅)(1r𝑅)) = (𝑃 𝑋))
13539, 117, 134syl2anc 584 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑃 𝑋)(.r𝑅)(1r𝑅)) = (𝑃 𝑋))
136133, 135eqtrd 2778 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝑃 − 0) 𝑋)(.r𝑅)(0 𝑌)) = (𝑃 𝑋))
137126, 136oveq12d 7293 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑃C0)(.g𝑅)(((𝑃 − 0) 𝑋)(.r𝑅)(0 𝑌))) = (1(.g𝑅)(𝑃 𝑋)))
1388, 10mulg1 18711 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 𝑋) ∈ 𝐵 → (1(.g𝑅)(𝑃 𝑋)) = (𝑃 𝑋))
139117, 138syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (1(.g𝑅)(𝑃 𝑋)) = (𝑃 𝑋))
140137, 139eqtrd 2778 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑃C0)(.g𝑅)(((𝑃 − 0) 𝑋)(.r𝑅)(0 𝑌))) = (𝑃 𝑋))
141140adantr 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 = 0) → ((𝑃C0)(.g𝑅)(((𝑃 − 0) 𝑋)(.r𝑅)(0 𝑌))) = (𝑃 𝑋))
142124, 141eqtrd 2778 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 = 0) → ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))) = (𝑃 𝑋))
1438, 109, 115, 117, 142gsumsnd 19553 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ {0} ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) = (𝑃 𝑋))
144113, 143oveq12d 7293 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑅 Σg (𝑖 ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) + (𝑅 Σg (𝑖 ∈ {0} ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)))))) = ((0g𝑅) + (𝑃 𝑋)))
1458, 11, 103grplid 18609 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Grp ∧ (𝑃 𝑋) ∈ 𝐵) → ((0g𝑅) + (𝑃 𝑋)) = (𝑃 𝑋))
14630, 117, 145syl2anc 584 . . . . 5 (𝜑 → ((0g𝑅) + (𝑃 𝑋)) = (𝑃 𝑋))
14781, 144, 1463eqtrd 2782 . . . 4 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) = (𝑃 𝑋))
14818, 5eqeltrd 2839 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑃 − 1) + 1) ∈ ℕ0)
14950, 13mulgnn0cl 18720 . . . . . 6 (((mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd ∧ 𝑃 ∈ ℕ0𝑌𝐵) → (𝑃 𝑌) ∈ 𝐵)
15042, 5, 7, 149syl3anc 1370 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃 𝑌) ∈ 𝐵)
151 simpr 485 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → 𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1))
15218adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → ((𝑃 − 1) + 1) = 𝑃)
153151, 152eqtrd 2778 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → 𝑖 = 𝑃)
154153oveq2d 7291 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → (𝑃C𝑖) = (𝑃C𝑃))
155153oveq2d 7291 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → (𝑃𝑖) = (𝑃𝑃))
156155oveq1d 7290 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → ((𝑃𝑖) 𝑋) = ((𝑃𝑃) 𝑋))
157153oveq1d 7290 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → (𝑖 𝑌) = (𝑃 𝑌))
158156, 157oveq12d 7293 . . . . . . 7 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → (((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)) = (((𝑃𝑃) 𝑋)(.r𝑅)(𝑃 𝑌)))
159154, 158oveq12d 7293 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))) = ((𝑃C𝑃)(.g𝑅)(((𝑃𝑃) 𝑋)(.r𝑅)(𝑃 𝑌))))
160 bcnn 14026 . . . . . . . . . 10 (𝑃 ∈ ℕ0 → (𝑃C𝑃) = 1)
1615, 160syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑃C𝑃) = 1)
16216subidd 11320 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑃𝑃) = 0)
163162oveq1d 7290 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑃𝑃) 𝑋) = (0 𝑋))
16450, 130, 13mulg0 18707 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑋𝐵 → (0 𝑋) = (1r𝑅))
1656, 164syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (0 𝑋) = (1r𝑅))
166163, 165eqtrd 2778 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑃𝑃) 𝑋) = (1r𝑅))
167166oveq1d 7290 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝑃𝑃) 𝑋)(.r𝑅)(𝑃 𝑌)) = ((1r𝑅)(.r𝑅)(𝑃 𝑌)))
1688, 9, 129ringlidm 19810 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑃 𝑌) ∈ 𝐵) → ((1r𝑅)(.r𝑅)(𝑃 𝑌)) = (𝑃 𝑌))
16939, 150, 168syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((1r𝑅)(.r𝑅)(𝑃 𝑌)) = (𝑃 𝑌))
170167, 169eqtrd 2778 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝑃𝑃) 𝑋)(.r𝑅)(𝑃 𝑌)) = (𝑃 𝑌))
171161, 170oveq12d 7293 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑃C𝑃)(.g𝑅)(((𝑃𝑃) 𝑋)(.r𝑅)(𝑃 𝑌))) = (1(.g𝑅)(𝑃 𝑌)))
1728, 10mulg1 18711 . . . . . . . . 9 ((𝑃 𝑌) ∈ 𝐵 → (1(.g𝑅)(𝑃 𝑌)) = (𝑃 𝑌))
173150, 172syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → (1(.g𝑅)(𝑃 𝑌)) = (𝑃 𝑌))
174171, 173eqtrd 2778 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑃C𝑃)(.g𝑅)(((𝑃𝑃) 𝑋)(.r𝑅)(𝑃 𝑌))) = (𝑃 𝑌))
175174adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → ((𝑃C𝑃)(.g𝑅)(((𝑃𝑃) 𝑋)(.r𝑅)(𝑃 𝑌))) = (𝑃 𝑌))
176159, 175eqtrd 2778 . . . . 5 ((𝜑𝑖 = ((𝑃 − 1) + 1)) → ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))) = (𝑃 𝑌))
1778, 109, 148, 150, 176gsumsnd 19553 . . . 4 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ {((𝑃 − 1) + 1)} ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) = (𝑃 𝑌))
178147, 177oveq12d 7293 . . 3 (𝜑 → ((𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...(𝑃 − 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) + (𝑅 Σg (𝑖 ∈ {((𝑃 − 1) + 1)} ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌)))))) = ((𝑃 𝑋) + (𝑃 𝑌)))
17962, 178eqtrd 2778 . 2 (𝜑 → (𝑅 Σg (𝑖 ∈ (0...((𝑃 − 1) + 1)) ↦ ((𝑃C𝑖)(.g𝑅)(((𝑃𝑖) 𝑋)(.r𝑅)(𝑖 𝑌))))) = ((𝑃 𝑋) + (𝑃 𝑌)))
18015, 22, 1793eqtrd 2782 1 (𝜑 → (𝑃 (𝑋 + 𝑌)) = ((𝑃 𝑋) + (𝑃 𝑌)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 396   = wceq 1539  wcel 2106  Vcvv 3432  wss 3887  {csn 4561   class class class wbr 5074  cmpt 5157  cfv 6433  (class class class)co 7275  0cc0 10871  1c1 10872   + caddc 10874  cmin 11205  cn 11973  0cn0 12233  cz 12319  cuz 12582  ...cfz 13239  Ccbc 14016  cdvds 15963  cprime 16376  Basecbs 16912  +gcplusg 16962  .rcmulr 16963  0gc0g 17150   Σg cgsu 17151  Mndcmnd 18385  Grpcgrp 18577  .gcmg 18700  CMndccmn 19386  mulGrpcmgp 19720  1rcur 19737  Ringcrg 19783  CRingccrg 19784  chrcchr 20703
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948  ax-pre-sup 10949
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-int 4880  df-iun 4926  df-iin 4927  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-se 5545  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-isom 6442  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-of 7533  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-supp 7978  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-2o 8298  df-er 8498  df-map 8617  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-fsupp 9129  df-sup 9201  df-inf 9202  df-oi 9269  df-card 9697  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-div 11633  df-nn 11974  df-2 12036  df-3 12037  df-n0 12234  df-z 12320  df-uz 12583  df-rp 12731  df-fz 13240  df-fzo 13383  df-fl 13512  df-mod 13590  df-seq 13722  df-exp 13783  df-fac 13988  df-bc 14017  df-hash 14045  df-cj 14810  df-re 14811  df-im 14812  df-sqrt 14946  df-abs 14947  df-dvds 15964  df-gcd 16202  df-prm 16377  df-sets 16865  df-slot 16883  df-ndx 16895  df-base 16913  df-ress 16942  df-plusg 16975  df-0g 17152  df-gsum 17153  df-mre 17295  df-mrc 17296  df-acs 17298  df-mgm 18326  df-sgrp 18375  df-mnd 18386  df-mhm 18430  df-submnd 18431  df-grp 18580  df-minusg 18581  df-sbg 18582  df-mulg 18701  df-cntz 18923  df-od 19136  df-cmn 19388  df-abl 19389  df-mgp 19721  df-ur 19738  df-srg 19742  df-ring 19785  df-cring 19786  df-chr 20707
This theorem is referenced by:  frobrhm  31485  ply1fermltl  31670
  Copyright terms: Public domain W3C validator