Theorem mhpsubg 22501

Description: Homogeneous polynomials form a subgroup of the polynomials. (Contributed by SN, 25-Sep-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
mhpsubg.h	⊢ 𝐻 = (𝐼 mHomP 𝑅)
mhpsubg.p	⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
mhpsubg.i	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
mhpsubg.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)
mhpsubg.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)

Assertion

Ref	Expression
mhpsubg	⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑁) ∈ (SubGrp‘𝑃))

Proof of Theorem mhpsubg

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mhpsubg.h	. . . . 5 ⊢ 𝐻 = (𝐼 mHomP 𝑅)
2		mhpsubg.p	. . . . 5 ⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
3		eqid 2763	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
4		simpr 490	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)) → 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁))
5	1, 2, 3, 4	mhpmpl 22492	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑃))
6	5	ex 418	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑃)))
7	6	ssrdv 3919	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑁) ⊆ (Base‘𝑃))
8		eqid 2763	. . . 4 ⊢ (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
9		eqid 2763	. . . 4 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}
10		mhpsubg.i	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
11		mhpsubg.r	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)
12		mhpsubg.n	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
13	1, 8, 9, 10, 11, 12	mhp0cl 22494	. . 3 ⊢ (𝜑 → ({ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin} × {(0g‘𝑅)}) ∈ (𝐻‘𝑁))
14	13	ne0d 4291	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑁) ≠ ∅)
15		eqid 2763	. . . . . 6 ⊢ (+g‘𝑃) = (+g‘𝑃)
16	11	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)) → 𝑅 ∈ Grp)
17	16	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)) ∧ 𝑦 ∈ (𝐻‘𝑁)) → 𝑅 ∈ Grp)
18		simplr 781	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)) ∧ 𝑦 ∈ (𝐻‘𝑁)) → 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁))
19		simpr 490	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)) ∧ 𝑦 ∈ (𝐻‘𝑁)) → 𝑦 ∈ (𝐻‘𝑁))
20	1, 2, 15, 17, 18, 19	mhpaddcl 22499	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)) ∧ 𝑦 ∈ (𝐻‘𝑁)) → (𝑥(+g‘𝑃)𝑦) ∈ (𝐻‘𝑁))
21	20	ralrimiva 3158	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)) → ∀𝑦 ∈ (𝐻‘𝑁)(𝑥(+g‘𝑃)𝑦) ∈ (𝐻‘𝑁))
22		eqid 2763	. . . . 5 ⊢ (invg‘𝑃) = (invg‘𝑃)
23	1, 2, 22, 16, 4	mhpinvcl 22500	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)) → ((invg‘𝑃)‘𝑥) ∈ (𝐻‘𝑁))
24	21, 23	jca 521	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)) → (∀𝑦 ∈ (𝐻‘𝑁)(𝑥(+g‘𝑃)𝑦) ∈ (𝐻‘𝑁) ∧ ((invg‘𝑃)‘𝑥) ∈ (𝐻‘𝑁)))
25	24	ralrimiva 3158	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)(∀𝑦 ∈ (𝐻‘𝑁)(𝑥(+g‘𝑃)𝑦) ∈ (𝐻‘𝑁) ∧ ((invg‘𝑃)‘𝑥) ∈ (𝐻‘𝑁)))
26	2	mplgrp 22351	. . . 4 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ 𝑅 ∈ Grp) → 𝑃 ∈ Grp)
27	10, 11, 26	syl2anc 596	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ Grp)
28	3, 15, 22	issubg2 19378	. . 3 ⊢ (𝑃 ∈ Grp → ((𝐻‘𝑁) ∈ (SubGrp‘𝑃) ↔ ((𝐻‘𝑁) ⊆ (Base‘𝑃) ∧ (𝐻‘𝑁) ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)(∀𝑦 ∈ (𝐻‘𝑁)(𝑥(+g‘𝑃)𝑦) ∈ (𝐻‘𝑁) ∧ ((invg‘𝑃)‘𝑥) ∈ (𝐻‘𝑁)))))
29	27, 28	syl 18	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐻‘𝑁) ∈ (SubGrp‘𝑃) ↔ ((𝐻‘𝑁) ⊆ (Base‘𝑃) ∧ (𝐻‘𝑁) ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐻‘𝑁)(∀𝑦 ∈ (𝐻‘𝑁)(𝑥(+g‘𝑃)𝑦) ∈ (𝐻‘𝑁) ∧ ((invg‘𝑃)‘𝑥) ∈ (𝐻‘𝑁)))))
30	7, 14, 25, 29	mpbir3and 1361	1 ⊢ (𝜑 → (𝐻‘𝑁) ∈ (SubGrp‘𝑃))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  {crab 3416   ⊆ wss 3900  ∅c0 4281  {csn 4588   × cxp 5653  ^◡ccnv 5654   “ cima 5658  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440   ↑_m cmap 8872  Fincfn 8998  ℕcn 12359  ℕ₀cn0 12630  Basecbs 17413  +_gcplusg 17454  0_gc0g 17636  Grpcgrp 19170  inv_gcminusg 19171  SubGrpcsubg 19356   mPoly cmpl 22241   mHomP cmhp 22481

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-of 7714  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-supp 8202  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-1o 8501  df-er 8742  df-map 8874  df-ixp 8951  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-fsupp 9379  df-sup 9458  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-4 12431  df-5 12432  df-6 12433  df-7 12434  df-8 12435  df-9 12436  df-n0 12631  df-z 12718  df-dec 12839  df-uz 12990  df-fz 13664  df-struct 17351  df-sets 17368  df-slot 17386  df-ndx 17398  df-base 17414  df-ress 17435  df-plusg 17467  df-mulr 17468  df-sca 17470  df-vsca 17471  df-ip 17472  df-tset 17473  df-ple 17474  df-ds 17476  df-hom 17478  df-cco 17479  df-0g 17638  df-prds 17644  df-pws 17646  df-mgm 18842  df-sgrp 18934  df-mnd 18950  df-grp 19173  df-minusg 19174  df-subg 19359  df-psr 22244  df-mpl 22246  df-mhp 22484

This theorem is used by:  mhplss  22503