Theorem psrgrp 19905

Description: The ring of power series is a group. (Contributed by Mario Carneiro, 29-Dec-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
psrgrp.s	⊢ 𝑆 = (𝐼 mPwSer 𝑅)
psrgrp.i	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
psrgrp.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)

Assertion

Ref	Expression
psrgrp	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ Grp)

Proof of Theorem psrgrp

Dummy variables 𝑥 𝑠 𝑟 𝑡 𝑦 𝑧 𝑓 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqidd 2774	. 2 ⊢ (𝜑 → (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆))
2		eqidd 2774	. 2 ⊢ (𝜑 → (+g‘𝑆) = (+g‘𝑆))
3		psrgrp.s	. . 3 ⊢ 𝑆 = (𝐼 mPwSer 𝑅)
4		eqid 2773	. . 3 ⊢ (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
5		eqid 2773	. . 3 ⊢ (+g‘𝑆) = (+g‘𝑆)
6		psrgrp.r	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)
7	6	3ad2ant1 1114	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → 𝑅 ∈ Grp)
8		simp2 1118	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑆))
9		simp3 1119	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑆))
10	3, 4, 5, 7, 8, 9	psraddcl 19890	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → (𝑥(+g‘𝑆)𝑦) ∈ (Base‘𝑆))
11		ovex 7007	. . . . . . 7 ⊢ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∈ V
12	11	rabex 5088	. . . . . 6 ⊢ {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} ∈ V
13	12	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} ∈ V)
14		eqid 2773	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
15		eqid 2773	. . . . . 6 ⊢ {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} = {𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}
16		simpr1 1175	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑆))
17	3, 14, 15, 4, 16	psrelbas 19886	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → 𝑥:{𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}⟶(Base‘𝑅))
18		simpr2 1176	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑆))
19	3, 14, 15, 4, 18	psrelbas 19886	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → 𝑦:{𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}⟶(Base‘𝑅))
20		simpr3 1177	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))
21	3, 14, 15, 4, 20	psrelbas 19886	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → 𝑧:{𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin}⟶(Base‘𝑅))
22	6	adantr 473	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → 𝑅 ∈ Grp)
23		eqid 2773	. . . . . . 7 ⊢ (+g‘𝑅) = (+g‘𝑅)
24	14, 23	grpass 17913	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ (𝑟 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑠 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑡 ∈ (Base‘𝑅))) → ((𝑟(+g‘𝑅)𝑠)(+g‘𝑅)𝑡) = (𝑟(+g‘𝑅)(𝑠(+g‘𝑅)𝑡)))
25	22, 24	sylan 572	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) ∧ (𝑟 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑠 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑡 ∈ (Base‘𝑅))) → ((𝑟(+g‘𝑅)𝑠)(+g‘𝑅)𝑡) = (𝑟(+g‘𝑅)(𝑠(+g‘𝑅)𝑡)))
26	13, 17, 19, 21, 25	caofass 7260	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → ((𝑥 ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑦) ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑧) = (𝑥 ∘𝑓 (+g‘𝑅)(𝑦 ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑧)))
27	3, 4, 23, 5, 16, 18	psradd 19889	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → (𝑥(+g‘𝑆)𝑦) = (𝑥 ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑦))
28	27	oveq1d 6990	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → ((𝑥(+g‘𝑆)𝑦) ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑧) = ((𝑥 ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑦) ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑧))
29	3, 4, 23, 5, 18, 20	psradd 19889	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → (𝑦(+g‘𝑆)𝑧) = (𝑦 ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑧))
30	29	oveq2d 6991	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → (𝑥 ∘𝑓 (+g‘𝑅)(𝑦(+g‘𝑆)𝑧)) = (𝑥 ∘𝑓 (+g‘𝑅)(𝑦 ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑧)))
31	26, 28, 30	3eqtr4d 2819	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → ((𝑥(+g‘𝑆)𝑦) ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑧) = (𝑥 ∘𝑓 (+g‘𝑅)(𝑦(+g‘𝑆)𝑧)))
32	10	3adant3r3 1165	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → (𝑥(+g‘𝑆)𝑦) ∈ (Base‘𝑆))
33	3, 4, 23, 5, 32, 20	psradd 19889	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → ((𝑥(+g‘𝑆)𝑦)(+g‘𝑆)𝑧) = ((𝑥(+g‘𝑆)𝑦) ∘𝑓 (+g‘𝑅)𝑧))
34	3, 4, 5, 22, 18, 20	psraddcl 19890	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → (𝑦(+g‘𝑆)𝑧) ∈ (Base‘𝑆))
35	3, 4, 23, 5, 16, 34	psradd 19889	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → (𝑥(+g‘𝑆)(𝑦(+g‘𝑆)𝑧)) = (𝑥 ∘𝑓 (+g‘𝑅)(𝑦(+g‘𝑆)𝑧)))
36	31, 33, 35	3eqtr4d 2819	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑆))) → ((𝑥(+g‘𝑆)𝑦)(+g‘𝑆)𝑧) = (𝑥(+g‘𝑆)(𝑦(+g‘𝑆)𝑧)))
37		psrgrp.i	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
38		eqid 2773	. . 3 ⊢ (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
39	3, 37, 6, 15, 38, 4	psr0cl 19901	. 2 ⊢ (𝜑 → ({𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} × {(0g‘𝑅)}) ∈ (Base‘𝑆))
40	37	adantr 473	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆)) → 𝐼 ∈ 𝑉)
41	6	adantr 473	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆)) → 𝑅 ∈ Grp)
42		simpr 477	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆)) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑆))
43	3, 40, 41, 15, 38, 4, 5, 42	psr0lid 19902	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆)) → (({𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} × {(0g‘𝑅)})(+g‘𝑆)𝑥) = 𝑥)
44		eqid 2773	. . 3 ⊢ (invg‘𝑅) = (invg‘𝑅)
45	3, 40, 41, 15, 44, 4, 42	psrnegcl 19903	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆)) → ((invg‘𝑅) ∘ 𝑥) ∈ (Base‘𝑆))
46	3, 40, 41, 15, 44, 4, 42, 38, 5	psrlinv 19904	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆)) → (((invg‘𝑅) ∘ 𝑥)(+g‘𝑆)𝑥) = ({𝑓 ∈ (ℕ0 ↑𝑚 𝐼) ∣ (◡𝑓 “ ℕ) ∈ Fin} × {(0g‘𝑅)}))
47	1, 2, 10, 36, 39, 43, 45, 46	isgrpd 17926	1 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ Grp)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 387   ∧ w3a 1069   = wceq 1508   ∈ wcel 2051  {crab 3087  Vcvv 3410  {csn 4436   × cxp 5402  ^◡ccnv 5403   “ cima 5407   ∘ ccom 5408  ‘cfv 6186  (class class class)co 6975   ∘_𝑓 cof 7224   ↑_𝑚 cmap 8205  Fincfn 8305  ℕcn 11438  ℕ₀cn0 11706  Basecbs 16338  +_gcplusg 16420  0_gc0g 16568  Grpcgrp 17904  inv_gcminusg 17905   mPwSer cmps 19858

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1759  ax-4 1773  ax-5 1870  ax-6 1929  ax-7 1966  ax-8 2053  ax-9 2060  ax-10 2080  ax-11 2094  ax-12 2107  ax-13 2302  ax-ext 2745  ax-rep 5046  ax-sep 5057  ax-nul 5064  ax-pow 5116  ax-pr 5183  ax-un 7278  ax-cnex 10390  ax-resscn 10391  ax-1cn 10392  ax-icn 10393  ax-addcl 10394  ax-addrcl 10395  ax-mulcl 10396  ax-mulrcl 10397  ax-mulcom 10398  ax-addass 10399  ax-mulass 10400  ax-distr 10401  ax-i2m1 10402  ax-1ne0 10403  ax-1rid 10404  ax-rnegex 10405  ax-rrecex 10406  ax-cnre 10407  ax-pre-lttri 10408  ax-pre-lttrn 10409  ax-pre-ltadd 10410  ax-pre-mulgt0 10411

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 835  df-3or 1070  df-3an 1071  df-tru 1511  df-ex 1744  df-nf 1748  df-sb 2017  df-mo 2548  df-eu 2585  df-clab 2754  df-cleq 2766  df-clel 2841  df-nfc 2913  df-ne 2963  df-nel 3069  df-ral 3088  df-rex 3089  df-reu 3090  df-rmo 3091  df-rab 3092  df-v 3412  df-sbc 3677  df-csb 3782  df-dif 3827  df-un 3829  df-in 3831  df-ss 3838  df-pss 3840  df-nul 4174  df-if 4346  df-pw 4419  df-sn 4437  df-pr 4439  df-tp 4441  df-op 4443  df-uni 4710  df-int 4747  df-iun 4791  df-br 4927  df-opab 4989  df-mpt 5006  df-tr 5028  df-id 5309  df-eprel 5314  df-po 5323  df-so 5324  df-fr 5363  df-we 5365  df-xp 5410  df-rel 5411  df-cnv 5412  df-co 5413  df-dm 5414  df-rn 5415  df-res 5416  df-ima 5417  df-pred 5984  df-ord 6030  df-on 6031  df-lim 6032  df-suc 6033  df-iota 6150  df-fun 6188  df-fn 6189  df-f 6190  df-f1 6191  df-fo 6192  df-f1o 6193  df-fv 6194  df-riota 6936  df-ov 6978  df-oprab 6979  df-mpo 6980  df-of 7226  df-om 7396  df-1st 7500  df-2nd 7501  df-supp 7633  df-wrecs 7749  df-recs 7811  df-rdg 7849  df-1o 7904  df-oadd 7908  df-er 8088  df-map 8207  df-en 8306  df-dom 8307  df-sdom 8308  df-fin 8309  df-fsupp 8628  df-pnf 10475  df-mnf 10476  df-xr 10477  df-ltxr 10478  df-le 10479  df-sub 10671  df-neg 10672  df-nn 11439  df-2 11502  df-3 11503  df-4 11504  df-5 11505  df-6 11506  df-7 11507  df-8 11508  df-9 11509  df-n0 11707  df-z 11793  df-uz 12058  df-fz 12708  df-struct 16340  df-ndx 16341  df-slot 16342  df-base 16344  df-plusg 16433  df-mulr 16434  df-sca 16436  df-vsca 16437  df-tset 16439  df-0g 16570  df-mgm 17723  df-sgrp 17765  df-mnd 17776  df-grp 17907  df-minusg 17908  df-psr 19863

This theorem is referenced by:  psr0  19906  psrneg  19907  psrlmod  19908  psrring  19918  mplsubglem  19941