Theorem mplvrpmfgalem 33566

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 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝑑 = 𝑄 ∧ 𝑓 = 𝐹) → 𝑓 = 𝐹)
4		coeq2 5793	. . . . . . 7 ⊢ (𝑑 = 𝑄 → (𝑥 ∘ 𝑑) = (𝑥 ∘ 𝑄))
5	4	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝑑 = 𝑄 ∧ 𝑓 = 𝐹) → (𝑥 ∘ 𝑑) = (𝑥 ∘ 𝑄))
6	3, 5	fveq12d 6824	. . . . 5 ⊢ ((𝑑 = 𝑄 ∧ 𝑓 = 𝐹) → (𝑓‘(𝑥 ∘ 𝑑)) = (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄)))
7	6	mpteq2dv 5180	. . . 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 481	. . 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 7374	. . . . . 6 ⊢ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∈ V
12	11	rabex 5272	. . . . 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 7153	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))) ∈ V)
15	2, 8, 9, 10, 14	ovmpod 7493	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑄𝐴𝐹) = (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))))
16		breq1 5089	. . . . 5 ⊢ (ℎ = (𝑥 ∘ 𝑄) → (ℎ finSupp 0 ↔ (𝑥 ∘ 𝑄) finSupp 0))
17		nn0ex 12382	. . . . . . 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 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝐼 ∈ 𝑉)
21		eqid 2731	. . . . . . . . . 10 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}
22	21	psrbasfsupp 33564	. . . . . . . . 9 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}
23	22	psrbagf 21850	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} → 𝑥:𝐼⟶ℕ0)
24	23	adantl 481	. . . . . . 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 19282	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑄 ∈ 𝑃 → 𝑄:𝐼–1-1-onto→𝐼)
28	9, 27	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑄:𝐼–1-1-onto→𝐼)
29		f1of 6758	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑄:𝐼–1-1-onto→𝐼 → 𝑄:𝐼⟶𝐼)
30	28, 29	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑄:𝐼⟶𝐼)
31	30	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝑄:𝐼⟶𝐼)
32	24, 31	fcod 6671	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄):𝐼⟶ℕ0)
33	18, 20, 32	elmapdd 8760	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄) ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼))
34	22	psrbagfsupp 21851	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} → 𝑥 finSupp 0)
35	34	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝑥 finSupp 0)
36		f1of1 6757	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑄:𝐼–1-1-onto→𝐼 → 𝑄:𝐼–1-1→𝐼)
37	28, 36	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑄:𝐼–1-1→𝐼)
38	37	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝑄:𝐼–1-1→𝐼)
39		0nn0 12391	. . . . . . 7 ⊢ 0 ∈ ℕ0
40	39	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 0 ∈ ℕ0)
41		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0})
42	35, 38, 40, 41	fsuppco 9281	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄) finSupp 0)
43	16, 33, 42	elrabd 3644	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0})
44		eqidd 2732	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄)) = (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄)))
45		eqidd 2732	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)) = (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)))
46		fveq2 6817	. . . 4 ⊢ (𝑦 = (𝑥 ∘ 𝑄) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄)))
47	43, 44, 45, 46	fmptco 7057	. . 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 2731	. . . . . . 7 ⊢ (𝐼 mPoly 𝑅) = (𝐼 mPoly 𝑅)
49		eqid 2731	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
50		mplvrpmga.3	. . . . . . 7 ⊢ 𝑀 = (Base‘(𝐼 mPoly 𝑅))
51	48, 49, 50, 22, 10	mplelf 21930	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}⟶(Base‘𝑅))
52	51	feqmptd 6885	. . . . 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 21927	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 finSupp 0 )
55	52, 54	breq1dd 32578	. . . 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 5089	. . . . . . 7 ⊢ (ℎ = 𝑔 → (ℎ finSupp 0 ↔ 𝑔 finSupp 0))
59	58	cbvrabv 3405	. . . . . 6 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} = {𝑔 ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ 𝑔 finSupp 0}
60	28, 19, 19, 56, 57, 21, 59	fcobijfs2 32697	. . . . 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 6757	. . . . 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 17	. . . 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 6831	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ V
64	63	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ V)
65	13	mptexd 7153	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)) ∈ V)
66	55, 62, 64, 65	fsuppco 9281	. . 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 32578	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))) finSupp 0 )
68	15, 67	eqbrtrd 5108	1 ⊢ (𝜑 → (𝑄𝐴𝐹) finSupp 0 )

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2111  {crab 3395  Vcvv 3436   class class class wbr 5086   ↦ cmpt 5167   ∘ ccom 5615  ⟶wf 6472  –1-1→wf1 6473  –1-1-onto→wf1o 6475  ‘cfv 6476  (class class class)co 7341   ∈ cmpo 7343   ↑_m cmap 8745   finSupp cfsupp 9240  0cc0 11001  ℕ₀cn0 12376  Basecbs 17115  0_gc0g 17338  SymGrpcsymg 19276   mPoly cmpl 21838

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5212  ax-sep 5229  ax-nul 5239  ax-pow 5298  ax-pr 5365  ax-un 7663  ax-cnex 11057  ax-resscn 11058  ax-1cn 11059  ax-icn 11060  ax-addcl 11061  ax-addrcl 11062  ax-mulcl 11063  ax-mulrcl 11064  ax-mulcom 11065  ax-addass 11066  ax-mulass 11067  ax-distr 11068  ax-i2m1 11069  ax-1ne0 11070  ax-1rid 11071  ax-rnegex 11072  ax-rrecex 11073  ax-cnre 11074  ax-pre-lttri 11075  ax-pre-lttrn 11076  ax-pre-ltadd 11077  ax-pre-mulgt0 11078

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3917  df-nul 4279  df-if 4471  df-pw 4547  df-sn 4572  df-pr 4574  df-tp 4576  df-op 4578  df-uni 4855  df-iun 4938  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5506  df-eprel 5511  df-po 5519  df-so 5520  df-fr 5564  df-we 5566  df-xp 5617  df-rel 5618  df-cnv 5619  df-co 5620  df-dm 5621  df-rn 5622  df-res 5623  df-ima 5624  df-pred 6243  df-ord 6304  df-on 6305  df-lim 6306  df-suc 6307  df-iota 6432  df-fun 6478  df-fn 6479  df-f 6480  df-f1 6481  df-fo 6482  df-f1o 6483  df-fv 6484  df-riota 7298  df-ov 7344  df-oprab 7345  df-mpo 7346  df-of 7605  df-om 7792  df-1st 7916  df-2nd 7917  df-supp 8086  df-frecs 8206  df-wrecs 8237  df-recs 8286  df-rdg 8324  df-1o 8380  df-er 8617  df-map 8747  df-en 8865  df-dom 8866  df-sdom 8867  df-fin 8868  df-fsupp 9241  df-pnf 11143  df-mnf 11144  df-xr 11145  df-ltxr 11146  df-le 11147  df-sub 11341  df-neg 11342  df-nn 12121  df-2 12183  df-3 12184  df-4 12185  df-5 12186  df-6 12187  df-7 12188  df-8 12189  df-9 12190  df-n0 12377  df-z 12464  df-uz 12728  df-fz 13403  df-struct 17053  df-sets 17070  df-slot 17088  df-ndx 17100  df-base 17116  df-ress 17137  df-plusg 17169  df-mulr 17170  df-sca 17172  df-vsca 17173  df-tset 17175  df-efmnd 18772  df-symg 19277  df-psr 21841  df-mpl 21843

This theorem is referenced by:  mplvrpmga  33567