Theorem mplvrpmfgalem 34169

Description: Permuting variables in a multivariate polynomial conserves finite support. (Contributed by Thierry Arnoux, 10-Jan-2026.)

Hypotheses

Ref	Expression
mplvrpmga.1	⊢ 𝑆 = (SymGrp‘𝐼)
mplvrpmga.2	⊢ 𝑃 = (Base‘𝑆)
mplvrpmga.3	⊢ 𝑀 = (Base‘(𝐼 mPoly 𝑅))
mplvrpmga.4	⊢ 𝐴 = (𝑑 ∈ 𝑃, 𝑓 ∈ 𝑀 ↦ (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑓‘(𝑥 ∘ 𝑑))))
mplvrpmga.5	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
mplvrpmfgalem.z	⊢ 0 = (0g‘𝑅)
mplvrpmfgalem.f	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑀)
mplvrpmfgalem.q	⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ 𝑃)

Assertion

Ref	Expression
mplvrpmfgalem	⊢ (𝜑 → (𝑄𝐴𝐹) finSupp 0 )

Distinct variable groups:   𝐴,𝑑,𝑓,𝑥   𝐼,𝑑,𝑓,ℎ,𝑥   𝑀,𝑑,𝑓,𝑥   𝑃,𝑑,𝑓,𝑥   𝑥,𝑅   𝜑,𝑑,𝑓,𝑥   𝐹,𝑑,𝑓,𝑥   𝑄,𝑑,𝑓,ℎ,𝑥

Allowed substitution hints:   𝜑(ℎ)   𝐴(ℎ)   𝑃(ℎ)   𝑅(𝑓, ℎ, 𝑑)   𝑆(𝑥, 𝑓, ℎ, 𝑑)   𝐹(ℎ)   𝑀(ℎ)   𝑉(𝑥, 𝑓, ℎ, 𝑑)   0 (𝑥, 𝑓, ℎ, 𝑑)

Proof of Theorem mplvrpmfgalem

Dummy variables 𝑔 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mplvrpmga.4	. . . 4 ⊢ 𝐴 = (𝑑 ∈ 𝑃, 𝑓 ∈ 𝑀 ↦ (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑓‘(𝑥 ∘ 𝑑))))
2	1	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 = (𝑑 ∈ 𝑃, 𝑓 ∈ 𝑀 ↦ (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑓‘(𝑥 ∘ 𝑑)))))
3		simpr 490	. . . . . 6 ⊢ ((𝑑 = 𝑄 ∧ 𝑓 = 𝐹) → 𝑓 = 𝐹)
4		coeq2 5836	. . . . . . 7 ⊢ (𝑑 = 𝑄 → (𝑥 ∘ 𝑑) = (𝑥 ∘ 𝑄))
5	4	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝑑 = 𝑄 ∧ 𝑓 = 𝐹) → (𝑥 ∘ 𝑑) = (𝑥 ∘ 𝑄))
6	3, 5	fveq12d 6890	. . . . 5 ⊢ ((𝑑 = 𝑄 ∧ 𝑓 = 𝐹) → (𝑓‘(𝑥 ∘ 𝑑)) = (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄)))
7	6	mpteq2dv 5199	. . . 4 ⊢ ((𝑑 = 𝑄 ∧ 𝑓 = 𝐹) → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑓‘(𝑥 ∘ 𝑑))) = (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))))
8	7	adantl 487	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑑 = 𝑄 ∧ 𝑓 = 𝐹)) → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑓‘(𝑥 ∘ 𝑑))) = (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))))
9		mplvrpmfgalem.q	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ 𝑃)
10		mplvrpmfgalem.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝑀)
11		ovex 7451	. . . . . 6 ⊢ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∈ V
12	11	rabex 5300	. . . . 5 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ∈ V
13	12	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ∈ V)
14	13	mptexd 7228	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))) ∈ V)
15	2, 8, 9, 10, 14	ovmpod 7570	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑄𝐴𝐹) = (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))))
16		breq1 5106	. . . . 5 ⊢ (ℎ = (𝑥 ∘ 𝑄) → (ℎ finSupp 0 ↔ (𝑥 ∘ 𝑄) finSupp 0))
17		nn0ex 12605	. . . . . . 7 ⊢ ℕ0 ∈ V
18	17	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → ℕ0 ∈ V)
19		mplvrpmga.5	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
20	19	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝐼 ∈ 𝑉)
21		eqid 2761	. . . . . . . . . 10 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}
22	21	psrbasfsupp 34136	. . . . . . . . 9 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}
23	22	psrbagf 22219	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} → 𝑥:𝐼⟶ℕ0)
24	23	adantl 487	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝑥:𝐼⟶ℕ0)
25		mplvrpmga.1	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑆 = (SymGrp‘𝐼)
26		mplvrpmga.2	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝑃 = (Base‘𝑆)
27	25, 26	symgbasf1o 19582	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑄 ∈ 𝑃 → 𝑄:𝐼–1-1-onto→𝐼)
28	9, 27	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑄:𝐼–1-1-onto→𝐼)
29		f1of 6822	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑄:𝐼–1-1-onto→𝐼 → 𝑄:𝐼⟶𝐼)
30	28, 29	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑄:𝐼⟶𝐼)
31	30	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝑄:𝐼⟶𝐼)
32	24, 31	fcod 6733	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄):𝐼⟶ℕ0)
33	18, 20, 32	elmapdd 8854	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄) ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼))
34	22	psrbagfsupp 22220	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} → 𝑥 finSupp 0)
35	34	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝑥 finSupp 0)
36		f1of1 6821	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑄:𝐼–1-1-onto→𝐼 → 𝑄:𝐼–1-1→𝐼)
37	28, 36	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑄:𝐼–1-1→𝐼)
38	37	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝑄:𝐼–1-1→𝐼)
39		0nn0 12614	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ ℕ0
40	39	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 0 ∈ ℕ0)
41		simpr 490	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0})
42	35, 38, 40, 41	fsuppco 9387	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄) finSupp 0)
43	16, 33, 42	elrabd 3647	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0})
44		eqidd 2762	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄)) = (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄)))
45		eqidd 2762	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)) = (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)))
46		fveq2 6883	. . . 4 ⊢ (𝑦 = (𝑥 ∘ 𝑄) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄)))
47	43, 44, 45, 46	fmptco 7128	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)) ∘ (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄))) = (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))))
48		eqid 2761	. . . . . . 7 ⊢ (𝐼 mPoly 𝑅) = (𝐼 mPoly 𝑅)
49		eqid 2761	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
50		mplvrpmga.3	. . . . . . 7 ⊢ 𝑀 = (Base‘(𝐼 mPoly 𝑅))
51	48, 49, 50, 22, 10	mplelf 22298	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}⟶(Base‘𝑅))
52	51	feqmptd 6951	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)))
53		mplvrpmfgalem.z	. . . . . 6 ⊢ 0 = (0g‘𝑅)
54	48, 50, 53, 10	mplelsfi 22295	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 finSupp 0 )
55	52, 54	breq1dd 5121	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)) finSupp 0 )
56	17	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ℕ0 ∈ V)
57	39	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℕ0)
58		breq1 5106	. . . . . . 7 ⊢ (ℎ = 𝑔 → (ℎ finSupp 0 ↔ 𝑔 finSupp 0))
59	58	cbvrabv 3423	. . . . . 6 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} = {𝑔 ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ 𝑔 finSupp 0}
60	28, 19, 19, 56, 57, 21, 59	fcobijfs2 33307	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄)):{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}–1-1-onto→{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0})
61		f1of1 6821	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄)):{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}–1-1-onto→{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄)):{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}–1-1→{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0})
62	60, 61	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄)):{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}–1-1→{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0})
63	53	fvexi 6897	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ V
64	63	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ V)
65	13	mptexd 7228	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)) ∈ V)
66	55, 62, 64, 65	fsuppco 9387	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)) ∘ (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄))) finSupp 0 )
67	47, 66	breq1dd 5121	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))) finSupp 0 )
68	15, 67	eqbrtrd 5127	1 ⊢ (𝜑 → (𝑄𝐴𝐹) finSupp 0 )

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  {crab 3413  Vcvv 3451   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186   ∘ ccom 5655  ⟶wf 6533  –1-1→wf1 6534  –1-1-onto→wf1o 6536  ‘cfv 6537  (class class class)co 7418   ∈ cmpo 7420   ↑_m cmap 8840   finSupp cfsupp 9346  0cc0 11193  ℕ₀cn0 12599  Basecbs 17380  0_gc0g 17603  SymGrpcsymg 19576   mPoly cmpl 22207

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 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-cnex 11249  ax-resscn 11250  ax-1cn 11251  ax-icn 11252  ax-addcl 11253  ax-addrcl 11254  ax-mulcl 11255  ax-mulrcl 11256  ax-mulcom 11257  ax-addass 11258  ax-mulass 11259  ax-distr 11260  ax-i2m1 11261  ax-1ne0 11262  ax-1rid 11263  ax-rnegex 11264  ax-rrecex 11265  ax-cnre 11266  ax-pre-lttri 11267  ax-pre-lttrn 11268  ax-pre-ltadd 11269  ax-pre-mulgt0 11270

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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  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-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7375  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-of 7691  df-om 7876  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-supp 8171  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8469  df-er 8710  df-map 8842  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-fin 8970  df-fsupp 9347  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-xr 11340  df-ltxr 11341  df-le 11342  df-sub 11536  df-neg 11537  df-nn 12329  df-2 12398  df-3 12399  df-4 12400  df-5 12401  df-6 12402  df-7 12403  df-8 12404  df-9 12405  df-n0 12600  df-z 12687  df-uz 12959  df-fz 13633  df-struct 17318  df-sets 17335  df-slot 17353  df-ndx 17365  df-base 17381  df-ress 17402  df-plusg 17434  df-mulr 17435  df-sca 17437  df-vsca 17438  df-tset 17440  df-efmnd 19058  df-symg 19577  df-psr 22210  df-mpl 22212

This theorem is used by:  mplvrpmga  34170