Theorem mplvrpmfgalem 33688

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 5813	. . . . . . 7 ⊢ (𝑑 = 𝑄 → (𝑥 ∘ 𝑑) = (𝑥 ∘ 𝑄))
5	4	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝑑 = 𝑄 ∧ 𝑓 = 𝐹) → (𝑥 ∘ 𝑑) = (𝑥 ∘ 𝑄))
6	3, 5	fveq12d 6847	. . . . 5 ⊢ ((𝑑 = 𝑄 ∧ 𝑓 = 𝐹) → (𝑓‘(𝑥 ∘ 𝑑)) = (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄)))
7	6	mpteq2dv 5179	. . . 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 7400	. . . . . 6 ⊢ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∈ V
12	11	rabex 5280	. . . . 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 7179	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))) ∈ V)
15	2, 8, 9, 10, 14	ovmpod 7519	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑄𝐴𝐹) = (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))))
16		breq1 5088	. . . . 5 ⊢ (ℎ = (𝑥 ∘ 𝑄) → (ℎ finSupp 0 ↔ (𝑥 ∘ 𝑄) finSupp 0))
17		nn0ex 12443	. . . . . . 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 2736	. . . . . . . . . 10 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}
22	21	psrbasfsupp 33672	. . . . . . . . 9 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} = {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡ℎ “ ℕ) ∈ Fin}
23	22	psrbagf 21898	. . . . . . . 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 19350	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑄 ∈ 𝑃 → 𝑄:𝐼–1-1-onto→𝐼)
28	9, 27	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑄:𝐼–1-1-onto→𝐼)
29		f1of 6780	. . . . . . . . 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 6693	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄):𝐼⟶ℕ0)
33	18, 20, 32	elmapdd 8788	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄) ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼))
34	22	psrbagfsupp 21899	. . . . . . 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 6779	. . . . . . . 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 12452	. . . . . . 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 9315	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄) finSupp 0)
43	16, 33, 42	elrabd 3636	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}) → (𝑥 ∘ 𝑄) ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0})
44		eqidd 2737	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄)) = (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝑥 ∘ 𝑄)))
45		eqidd 2737	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)) = (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)))
46		fveq2 6840	. . . 4 ⊢ (𝑦 = (𝑥 ∘ 𝑄) → (𝐹‘𝑦) = (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄)))
47	43, 44, 45, 46	fmptco 7082	. . 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 2736	. . . . . . 7 ⊢ (𝐼 mPoly 𝑅) = (𝐼 mPoly 𝑅)
49		eqid 2736	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
50		mplvrpmga.3	. . . . . . 7 ⊢ 𝑀 = (Base‘(𝐼 mPoly 𝑅))
51	48, 49, 50, 22, 10	mplelf 21976	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹:{ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0}⟶(Base‘𝑅))
52	51	feqmptd 6908	. . . . 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 21973	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 finSupp 0 )
55	52, 54	breq1dd 32676	. . . 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 5088	. . . . . . 7 ⊢ (ℎ = 𝑔 → (ℎ finSupp 0 ↔ 𝑔 finSupp 0))
59	58	cbvrabv 3399	. . . . . 6 ⊢ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} = {𝑔 ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ 𝑔 finSupp 0}
60	28, 19, 19, 56, 57, 21, 59	fcobijfs2 32795	. . . . 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 6779	. . . . 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 6854	. . . . 5 ⊢ 0 ∈ V
64	63	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ V)
65	13	mptexd 7179	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑦 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘𝑦)) ∈ V)
66	55, 62, 64, 65	fsuppco 9315	. . 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 32676	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ {ℎ ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ ℎ finSupp 0} ↦ (𝐹‘(𝑥 ∘ 𝑄))) finSupp 0 )
68	15, 67	eqbrtrd 5107	1 ⊢ (𝜑 → (𝑄𝐴𝐹) finSupp 0 )

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  {crab 3389  Vcvv 3429   class class class wbr 5085   ↦ cmpt 5166   ∘ ccom 5635  ⟶wf 6494  –1-1→wf1 6495  –1-1-onto→wf1o 6497  ‘cfv 6498  (class class class)co 7367   ∈ cmpo 7369   ↑_m cmap 8773   finSupp cfsupp 9274  0cc0 11038  ℕ₀cn0 12437  Basecbs 17179  0_gc0g 17402  SymGrpcsymg 19344   mPoly cmpl 21886

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2708  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5307  ax-pr 5375  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3062  df-reu 3343  df-rab 3390  df-v 3431  df-sbc 3729  df-csb 3838  df-dif 3892  df-un 3894  df-in 3896  df-ss 3906  df-pss 3909  df-nul 4274  df-if 4467  df-pw 4543  df-sn 4568  df-pr 4570  df-tp 4572  df-op 4574  df-uni 4851  df-iun 4935  df-br 5086  df-opab 5148  df-mpt 5167  df-tr 5193  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6265  df-ord 6326  df-on 6327  df-lim 6328  df-suc 6329  df-iota 6454  df-fun 6500  df-fn 6501  df-f 6502  df-f1 6503  df-fo 6504  df-f1o 6505  df-fv 6506  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-of 7631  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-supp 8111  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-1o 8405  df-er 8643  df-map 8775  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-fin 8897  df-fsupp 9275  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-nn 12175  df-2 12244  df-3 12245  df-4 12246  df-5 12247  df-6 12248  df-7 12249  df-8 12250  df-9 12251  df-n0 12438  df-z 12525  df-uz 12789  df-fz 13462  df-struct 17117  df-sets 17134  df-slot 17152  df-ndx 17164  df-base 17180  df-ress 17201  df-plusg 17233  df-mulr 17234  df-sca 17236  df-vsca 17237  df-tset 17239  df-efmnd 18837  df-symg 19345  df-psr 21889  df-mpl 21891

This theorem is referenced by:  mplvrpmga  33689