Theorem mplcoe2 21238

Description: Decompose a monomial into a finite product of powers of variables. (The assumption that 𝑅 is a commutative ring is not strictly necessary, because the submonoid of monomials is in the center of the multiplicative monoid of polynomials, but it simplifies the proof.) (Contributed by Mario Carneiro, 10-Jan-2015.) (Proof shortened by AV, 18-Oct-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
mplcoe1.p	⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
mplcoe1.d	⊢ 𝐷 = {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
mplcoe1.z	⊢ 0 = (0g‘𝑅)
mplcoe1.o	⊢ 1 = (1r‘𝑅)
mplcoe1.i	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑊)
mplcoe2.g	⊢ 𝐺 = (mulGrp‘𝑃)
mplcoe2.m	⊢ ↑ = (.g‘𝐺)
mplcoe2.v	⊢ 𝑉 = (𝐼 mVar 𝑅)
mplcoe2.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ CRing)
mplcoe2.y	⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ 𝐷)

Assertion

Ref	Expression
mplcoe2	⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐷 ↦ if(𝑦 = 𝑌, 1 , 0 )) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ ((𝑌‘𝑘) ↑ (𝑉‘𝑘)))))

Distinct variable groups:   ↑ ,𝑘,𝑦   1 ,𝑘,𝑦   𝑘,𝐺   𝑓,𝑘,𝑦,𝐼   𝜑,𝑘,𝑦   𝑅,𝑓,𝑦   𝐷,𝑘,𝑦   𝑃,𝑘   𝑘,𝑉   0 ,𝑓,𝑘,𝑦   𝑓,𝑌,𝑘,𝑦   𝑘,𝑊,𝑦   𝑦,𝐺   𝑦,𝑉   𝑦, ↑

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑓)   𝐷(𝑓)   𝑃(𝑦,𝑓)   𝑅(𝑘)   1 (𝑓)   ↑ (𝑓)   𝐺(𝑓)   𝑉(𝑓)   𝑊(𝑓)

Proof of Theorem mplcoe2

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mplcoe1.p	. 2 ⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
2		mplcoe1.d	. 2 ⊢ 𝐷 = {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
3		mplcoe1.z	. 2 ⊢ 0 = (0g‘𝑅)
4		mplcoe1.o	. 2 ⊢ 1 = (1r‘𝑅)
5		mplcoe1.i	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑊)
6		mplcoe2.g	. 2 ⊢ 𝐺 = (mulGrp‘𝑃)
7		mplcoe2.m	. 2 ⊢ ↑ = (.g‘𝐺)
8		mplcoe2.v	. 2 ⊢ 𝑉 = (𝐼 mVar 𝑅)
9		mplcoe2.r	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ CRing)
10		crngring 19791	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
11	9, 10	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
12		mplcoe2.y	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ 𝐷)
13	1	mplcrng 21222	. . . . . 6 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑊 ∧ 𝑅 ∈ CRing) → 𝑃 ∈ CRing)
14	5, 9, 13	syl2anc 584	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ CRing)
15	14	adantr 481	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐼 ∧ 𝑦 ∈ 𝐼)) → 𝑃 ∈ CRing)
16		eqid 2740	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
17	5	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐼 ∧ 𝑦 ∈ 𝐼)) → 𝐼 ∈ 𝑊)
18	11	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐼 ∧ 𝑦 ∈ 𝐼)) → 𝑅 ∈ Ring)
19		simprr 770	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐼 ∧ 𝑦 ∈ 𝐼)) → 𝑦 ∈ 𝐼)
20	1, 8, 16, 17, 18, 19	mvrcl 21217	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐼 ∧ 𝑦 ∈ 𝐼)) → (𝑉‘𝑦) ∈ (Base‘𝑃))
21		simprl 768	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐼 ∧ 𝑦 ∈ 𝐼)) → 𝑥 ∈ 𝐼)
22	1, 8, 16, 17, 18, 21	mvrcl 21217	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐼 ∧ 𝑦 ∈ 𝐼)) → (𝑉‘𝑥) ∈ (Base‘𝑃))
23		eqid 2740	. . . . . . 7 ⊢ (.r‘𝑃) = (.r‘𝑃)
24	6, 23	mgpplusg 19720	. . . . . 6 ⊢ (.r‘𝑃) = (+g‘𝐺)
25	24	eqcomi 2749	. . . . 5 ⊢ (+g‘𝐺) = (.r‘𝑃)
26	16, 25	crngcom 19797	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ CRing ∧ (𝑉‘𝑦) ∈ (Base‘𝑃) ∧ (𝑉‘𝑥) ∈ (Base‘𝑃)) → ((𝑉‘𝑦)(+g‘𝐺)(𝑉‘𝑥)) = ((𝑉‘𝑥)(+g‘𝐺)(𝑉‘𝑦)))
27	15, 20, 22, 26	syl3anc 1370	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐼 ∧ 𝑦 ∈ 𝐼)) → ((𝑉‘𝑦)(+g‘𝐺)(𝑉‘𝑥)) = ((𝑉‘𝑥)(+g‘𝐺)(𝑉‘𝑦)))
28	27	ralrimivva 3117	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐼 ∀𝑦 ∈ 𝐼 ((𝑉‘𝑦)(+g‘𝐺)(𝑉‘𝑥)) = ((𝑉‘𝑥)(+g‘𝐺)(𝑉‘𝑦)))
29	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11, 12, 28	mplcoe5 21237	1 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ 𝐷 ↦ if(𝑦 = 𝑌, 1 , 0 )) = (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ ((𝑌‘𝑘) ↑ (𝑉‘𝑘)))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1542   ∈ wcel 2110  {crab 3070  ifcif 4465   ↦ cmpt 5162  ^◡ccnv 5588   “ cima 5592  ‘cfv 6431  (class class class)co 7269   ↑_m cmap 8596  Fincfn 8714  ℕcn 11971  ℕ₀cn0 12231  Basecbs 16908  +_gcplusg 16958  ._rcmulr 16959  0_gc0g 17146   Σ_g cgsu 17147  ._gcmg 18696  mulGrpcmgp 19716  1_rcur 19733  Ringcrg 19779  CRingccrg 19780   mVar cmvr 21104   mPoly cmpl 21105

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1975  ax-7 2015  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2711  ax-rep 5214  ax-sep 5227  ax-nul 5234  ax-pow 5292  ax-pr 5356  ax-un 7580  ax-cnex 10926  ax-resscn 10927  ax-1cn 10928  ax-icn 10929  ax-addcl 10930  ax-addrcl 10931  ax-mulcl 10932  ax-mulrcl 10933  ax-mulcom 10934  ax-addass 10935  ax-mulass 10936  ax-distr 10937  ax-i2m1 10938  ax-1ne0 10939  ax-1rid 10940  ax-rnegex 10941  ax-rrecex 10942  ax-cnre 10943  ax-pre-lttri 10944  ax-pre-lttrn 10945  ax-pre-ltadd 10946  ax-pre-mulgt0 10947

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2072  df-mo 2542  df-eu 2571  df-clab 2718  df-cleq 2732  df-clel 2818  df-nfc 2891  df-ne 2946  df-nel 3052  df-ral 3071  df-rex 3072  df-reu 3073  df-rmo 3074  df-rab 3075  df-v 3433  df-sbc 3721  df-csb 3838  df-dif 3895  df-un 3897  df-in 3899  df-ss 3909  df-pss 3911  df-nul 4263  df-if 4466  df-pw 4541  df-sn 4568  df-pr 4570  df-tp 4572  df-op 4574  df-uni 4846  df-int 4886  df-iun 4932  df-iin 4933  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5163  df-tr 5197  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 6200  df-ord 6267  df-on 6268  df-lim 6269  df-suc 6270  df-iota 6389  df-fun 6433  df-fn 6434  df-f 6435  df-f1 6436  df-fo 6437  df-f1o 6438  df-fv 6439  df-isom 6440  df-riota 7226  df-ov 7272  df-oprab 7273  df-mpo 7274  df-of 7525  df-ofr 7526  df-om 7705  df-1st 7822  df-2nd 7823  df-supp 7967  df-frecs 8086  df-wrecs 8117  df-recs 8191  df-rdg 8230  df-1o 8286  df-er 8479  df-map 8598  df-pm 8599  df-ixp 8667  df-en 8715  df-dom 8716  df-sdom 8717  df-fin 8718  df-fsupp 9105  df-oi 9245  df-card 9696  df-pnf 11010  df-mnf 11011  df-xr 11012  df-ltxr 11013  df-le 11014  df-sub 11205  df-neg 11206  df-nn 11972  df-2 12034  df-3 12035  df-4 12036  df-5 12037  df-6 12038  df-7 12039  df-8 12040  df-9 12041  df-n0 12232  df-z 12318  df-uz 12580  df-fz 13237  df-fzo 13380  df-seq 13718  df-hash 14041  df-struct 16844  df-sets 16861  df-slot 16879  df-ndx 16891  df-base 16909  df-ress 16938  df-plusg 16971  df-mulr 16972  df-sca 16974  df-vsca 16975  df-tset 16977  df-0g 17148  df-gsum 17149  df-mre 17291  df-mrc 17292  df-acs 17294  df-mgm 18322  df-sgrp 18371  df-mnd 18382  df-mhm 18426  df-submnd 18427  df-grp 18576  df-minusg 18577  df-mulg 18697  df-subg 18748  df-ghm 18828  df-cntz 18919  df-cmn 19384  df-abl 19385  df-mgp 19717  df-ur 19734  df-srg 19738  df-ring 19781  df-cring 19782  df-subrg 20018  df-psr 21108  df-mvr 21109  df-mpl 21110

This theorem is referenced by:  mplbas2  21239