Theorem mplgsum 34104

Description: Finite commutative sums of polynomials are taken componentwise. (Contributed by Thierry Arnoux, 16-Mar-2026.)

Hypotheses

Ref	Expression
mplgsum.p	⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
mplgsum.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑃)
mplgsum.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
mplgsum.i	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
mplgsum.d	⊢ 𝐷 = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}
mplgsum.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
mplgsum.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶𝐵)

Assertion

Ref	Expression
mplgsum	⊢ (𝜑 → (𝑃 Σg 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝐷 ↦ (𝑅 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ ((𝐹‘𝑘)‘𝑦)))))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑘,𝑦   𝐷,𝑘,𝑦   𝑘,𝐹,𝑦   ℎ,𝐼   𝑘,𝐼,𝑦   𝑅,𝑘,𝑦   𝜑,𝑘,𝑦

Allowed substitution hints:   𝜑(ℎ)   𝐴(ℎ)   𝐵(𝑦, ℎ, 𝑘)   𝐷(ℎ)   𝑃(𝑦, ℎ, 𝑘)   𝑅(ℎ)   𝐹(ℎ)   𝑉(𝑦, ℎ, 𝑘)

Proof of Theorem mplgsum

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2760	. . 3 ⊢ (Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅)) = (Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅))
2		eqid 2760	. . 3 ⊢ (+g‘(𝐼 mPwSer 𝑅)) = (+g‘(𝐼 mPwSer 𝑅))
3		mplgsum.p	. . . 4 ⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
4		eqid 2760	. . . 4 ⊢ (𝐼 mPwSer 𝑅) = (𝐼 mPwSer 𝑅)
5		mplgsum.b	. . . 4 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑃)
6	3, 4, 5	mplval2 22250	. . 3 ⊢ 𝑃 = ((𝐼 mPwSer 𝑅) ↾s 𝐵)
7		ovexd 7444	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐼 mPwSer 𝑅) ∈ V)
8		mplgsum.a	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Fin)
9	3, 4, 5, 1	mplbasss 22251	. . . 4 ⊢ 𝐵 ⊆ (Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅))
10	9	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ⊆ (Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅)))
11		mplgsum.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶𝐵)
12		mplgsum.i	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
13		mplgsum.r	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
14	13	ringgrpd 20416	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)
15		mplgsum.d	. . . . . . 7 ⊢ 𝐷 = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}
16	15	psrbasfsupp 34062	. . . . . 6 ⊢ 𝐷 = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}
17		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
18		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (0g‘(𝐼 mPwSer 𝑅)) = (0g‘(𝐼 mPwSer 𝑅))
19	4, 12, 14, 16, 17, 18	psr0 22212	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0g‘(𝐼 mPwSer 𝑅)) = (𝐷 × {(0g‘𝑅)}))
20		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (0g‘𝑃) = (0g‘𝑃)
21	3, 16, 17, 20, 12, 14	mpl0 22260	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0g‘𝑃) = (𝐷 × {(0g‘𝑅)}))
22	19, 21	eqtr4d 2798	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (0g‘(𝐼 mPwSer 𝑅)) = (0g‘𝑃))
23	3	mplgrp 22271	. . . . . 6 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ 𝑅 ∈ Grp) → 𝑃 ∈ Grp)
24	12, 14, 23	syl2anc 596	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ Grp)
25	5, 20	grpidcl 19123	. . . . 5 ⊢ (𝑃 ∈ Grp → (0g‘𝑃) ∈ 𝐵)
26	24, 25	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (0g‘𝑃) ∈ 𝐵)
27	22, 26	eqeltrd 2860	. . 3 ⊢ (𝜑 → (0g‘(𝐼 mPwSer 𝑅)) ∈ 𝐵)
28	4, 12, 14	psrgrp 22211	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐼 mPwSer 𝑅) ∈ Grp)
29	28	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅))) → (𝐼 mPwSer 𝑅) ∈ Grp)
30		simpr 490	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅))) → 𝑥 ∈ (Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅)))
31	1, 2, 18, 29, 30	grplidd 19127	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅))) → ((0g‘(𝐼 mPwSer 𝑅))(+g‘(𝐼 mPwSer 𝑅))𝑥) = 𝑥)
32	1, 2, 18, 29, 30	grpridd 19128	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅))) → (𝑥(+g‘(𝐼 mPwSer 𝑅))(0g‘(𝐼 mPwSer 𝑅))) = 𝑥)
33	31, 32	jca 521	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅))) → (((0g‘(𝐼 mPwSer 𝑅))(+g‘(𝐼 mPwSer 𝑅))𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥(+g‘(𝐼 mPwSer 𝑅))(0g‘(𝐼 mPwSer 𝑅))) = 𝑥))
34	1, 2, 6, 7, 8, 10, 11, 27, 33	gsumress 18818	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐼 mPwSer 𝑅) Σg 𝐹) = (𝑃 Σg 𝐹))
35	11, 10	fssd 6716	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶(Base‘(𝐼 mPwSer 𝑅)))
36	4, 1, 13, 12, 15, 8, 35	psrgsum 34099	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐼 mPwSer 𝑅) Σg 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝐷 ↦ (𝑅 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ ((𝐹‘𝑘)‘𝑦)))))
37	34, 36	eqtr3d 2797	1 ⊢ (𝜑 → (𝑃 Σg 𝐹) = (𝑦 ∈ 𝐷 ↦ (𝑅 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ ((𝐹‘𝑘)‘𝑦)))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  {crab 3412  Vcvv 3450   ⊆ wss 3899  {csn 4584   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186   × cxp 5646  ⟶wf 6524  ‘cfv 6528  (class class class)co 7409   ↑_m cmap 8826  Fincfn 8952   finSupp cfsupp 9331  0cc0 11157  ℕ₀cn0 12561  Basecbs 17334  +_gcplusg 17375  0_gc0g 17557   Σ_g cgsu 17558  Grpcgrp 19091  Ringcrg 20406   mPwSer cmps 22159   mPoly cmpl 22161

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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7735  ax-cnex 11213  ax-resscn 11214  ax-1cn 11215  ax-icn 11216  ax-addcl 11217  ax-addrcl 11218  ax-mulcl 11219  ax-mulrcl 11220  ax-mulcom 11221  ax-addass 11222  ax-mulass 11223  ax-distr 11224  ax-i2m1 11225  ax-1ne0 11226  ax-1rid 11227  ax-rnegex 11228  ax-rrecex 11229  ax-cnre 11230  ax-pre-lttri 11231  ax-pre-lttrn 11232  ax-pre-ltadd 11233  ax-pre-mulgt0 11234

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 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5543  df-eprel 5548  df-po 5556  df-so 5557  df-fr 5601  df-se 5602  df-we 5603  df-xp 5654  df-rel 5655  df-cnv 5656  df-co 5657  df-dm 5658  df-rn 5659  df-res 5660  df-ima 5661  df-pred 6294  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6484  df-fun 6530  df-fn 6531  df-f 6532  df-f1 6533  df-fo 6534  df-f1o 6535  df-fv 6536  df-isom 6537  df-riota 7366  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-of 7677  df-ofr 7678  df-om 7862  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-supp 8157  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-1o 8455  df-2o 8456  df-er 8696  df-map 8828  df-pm 8829  df-ixp 8905  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-fsupp 9332  df-sup 9412  df-oi 9482  df-card 9977  df-pnf 11302  df-mnf 11303  df-xr 11304  df-ltxr 11305  df-le 11306  df-sub 11500  df-neg 11501  df-nn 12291  df-2 12360  df-3 12361  df-4 12362  df-5 12363  df-6 12364  df-7 12365  df-8 12366  df-9 12367  df-n0 12562  df-z 12649  df-dec 12770  df-uz 12921  df-fz 13595  df-fzo 13743  df-seq 14099  df-hash 14428  df-struct 17272  df-sets 17289  df-slot 17307  df-ndx 17319  df-base 17335  df-ress 17356  df-plusg 17388  df-mulr 17389  df-sca 17391  df-vsca 17392  df-ip 17393  df-tset 17394  df-ple 17395  df-ds 17397  df-hom 17399  df-cco 17400  df-0g 17559  df-gsum 17560  df-prds 17565  df-pws 17567  df-mre 17703  df-mrc 17704  df-acs 17706  df-mgm 18763  df-sgrp 18855  df-mnd 18871  df-mhm 18925  df-submnd 18926  df-grp 19094  df-minusg 19095  df-mulg 19225  df-subg 19280  df-ghm 19375  df-cntz 19478  df-cmn 19943  df-abl 19944  df-mgp 20308  df-rng 20322  df-ur 20355  df-ring 20408  df-psr 22164  df-mpl 22166

This theorem is used by:  esplyfval1  34124