MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  elqaalem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem elqaalem1 24294
Description: Lemma for elqaa 24297. The function 𝑁 represents the denominators of the rational coefficients 𝐵. By multiplying them all together to make 𝑅, we get a number big enough to clear all the denominators and make 𝑅 · 𝐹 an integer polynomial. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Jul-2014.) (Revised by AV, 3-Oct-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
elqaa.1 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
elqaa.2 (𝜑𝐹 ∈ ((Poly‘ℚ) ∖ {0𝑝}))
elqaa.3 (𝜑 → (𝐹𝐴) = 0)
elqaa.4 𝐵 = (coeff‘𝐹)
elqaa.5 𝑁 = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
elqaa.6 𝑅 = (seq0( · , 𝑁)‘(deg‘𝐹))
Assertion
Ref Expression
elqaalem1 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝑁𝐾) ∈ ℕ ∧ ((𝐵𝐾) · (𝑁𝐾)) ∈ ℤ))
Distinct variable groups:   𝑘,𝑛,𝐴   𝐵,𝑘,𝑛   𝜑,𝑘   𝑘,𝐾,𝑛   𝑘,𝑁,𝑛   𝑅,𝑘
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑛)   𝑅(𝑛)   𝐹(𝑘,𝑛)

Proof of Theorem elqaalem1
StepHypRef Expression
1 fveq2 6333 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝐾 → (𝐵𝑘) = (𝐵𝐾))
21oveq1d 6811 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝐾 → ((𝐵𝑘) · 𝑛) = ((𝐵𝐾) · 𝑛))
32eleq1d 2835 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝐾 → (((𝐵𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ ↔ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ))
43rabbidv 3339 . . . . . 6 (𝑘 = 𝐾 → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ} = {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
54infeq1d 8543 . . . . 5 (𝑘 = 𝐾 → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
6 elqaa.5 . . . . 5 𝑁 = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
7 ltso 10324 . . . . . 6 < Or ℝ
87infex 8559 . . . . 5 inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) ∈ V
95, 6, 8fvmpt 6426 . . . 4 (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝑁𝐾) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
109adantl 467 . . 3 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁𝐾) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
11 ssrab2 3836 . . . . 5 {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ⊆ ℕ
12 nnuz 11930 . . . . 5 ℕ = (ℤ‘1)
1311, 12sseqtri 3786 . . . 4 {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ⊆ (ℤ‘1)
14 elqaa.2 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹 ∈ ((Poly‘ℚ) ∖ {0𝑝}))
1514eldifad 3735 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹 ∈ (Poly‘ℚ))
16 0z 11595 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℤ
17 zq 12002 . . . . . . . . 9 (0 ∈ ℤ → 0 ∈ ℚ)
1816, 17ax-mp 5 . . . . . . . 8 0 ∈ ℚ
19 elqaa.4 . . . . . . . . 9 𝐵 = (coeff‘𝐹)
2019coef2 24207 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (Poly‘ℚ) ∧ 0 ∈ ℚ) → 𝐵:ℕ0⟶ℚ)
2115, 18, 20sylancl 574 . . . . . . 7 (𝜑𝐵:ℕ0⟶ℚ)
2221ffvelrnda 6504 . . . . . 6 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐵𝐾) ∈ ℚ)
23 qmulz 11999 . . . . . 6 ((𝐵𝐾) ∈ ℚ → ∃𝑛 ∈ ℕ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ)
2422, 23syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑛 ∈ ℕ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ)
25 rabn0 4105 . . . . 5 ({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ≠ ∅ ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ)
2624, 25sylibr 224 . . . 4 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ≠ ∅)
27 infssuzcl 11980 . . . 4 (({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ⊆ (ℤ‘1) ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ≠ ∅) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
2813, 26, 27sylancr 575 . . 3 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
2910, 28eqeltrd 2850 . 2 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁𝐾) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
30 oveq2 6804 . . . 4 (𝑛 = (𝑁𝐾) → ((𝐵𝐾) · 𝑛) = ((𝐵𝐾) · (𝑁𝐾)))
3130eleq1d 2835 . . 3 (𝑛 = (𝑁𝐾) → (((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ ↔ ((𝐵𝐾) · (𝑁𝐾)) ∈ ℤ))
3231elrab 3515 . 2 ((𝑁𝐾) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ↔ ((𝑁𝐾) ∈ ℕ ∧ ((𝐵𝐾) · (𝑁𝐾)) ∈ ℤ))
3329, 32sylib 208 1 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝑁𝐾) ∈ ℕ ∧ ((𝐵𝐾) · (𝑁𝐾)) ∈ ℤ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382   = wceq 1631  wcel 2145  wne 2943  wrex 3062  {crab 3065  cdif 3720  wss 3723  c0 4063  {csn 4317  cmpt 4864  wf 6026  cfv 6030  (class class class)co 6796  infcinf 8507  cc 10140  cr 10141  0cc0 10142  1c1 10143   · cmul 10147   < clt 10280  cn 11226  0cn0 11499  cz 11584  cuz 11893  cq 11996  seqcseq 13008  0𝑝c0p 23656  Polycply 24160  coeffccoe 24162  degcdgr 24163
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4905  ax-sep 4916  ax-nul 4924  ax-pow 4975  ax-pr 5035  ax-un 7100  ax-inf2 8706  ax-cnex 10198  ax-resscn 10199  ax-1cn 10200  ax-icn 10201  ax-addcl 10202  ax-addrcl 10203  ax-mulcl 10204  ax-mulrcl 10205  ax-mulcom 10206  ax-addass 10207  ax-mulass 10208  ax-distr 10209  ax-i2m1 10210  ax-1ne0 10211  ax-1rid 10212  ax-rnegex 10213  ax-rrecex 10214  ax-cnre 10215  ax-pre-lttri 10216  ax-pre-lttrn 10217  ax-pre-ltadd 10218  ax-pre-mulgt0 10219  ax-pre-sup 10220  ax-addf 10221
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-fal 1637  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4227  df-pw 4300  df-sn 4318  df-pr 4320  df-tp 4322  df-op 4324  df-uni 4576  df-int 4613  df-iun 4657  df-br 4788  df-opab 4848  df-mpt 4865  df-tr 4888  df-id 5158  df-eprel 5163  df-po 5171  df-so 5172  df-fr 5209  df-se 5210  df-we 5211  df-xp 5256  df-rel 5257  df-cnv 5258  df-co 5259  df-dm 5260  df-rn 5261  df-res 5262  df-ima 5263  df-pred 5822  df-ord 5868  df-on 5869  df-lim 5870  df-suc 5871  df-iota 5993  df-fun 6032  df-fn 6033  df-f 6034  df-f1 6035  df-fo 6036  df-f1o 6037  df-fv 6038  df-isom 6039  df-riota 6757  df-ov 6799  df-oprab 6800  df-mpt2 6801  df-of 7048  df-om 7217  df-1st 7319  df-2nd 7320  df-wrecs 7563  df-recs 7625  df-rdg 7663  df-1o 7717  df-oadd 7721  df-er 7900  df-map 8015  df-pm 8016  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-fin 8117  df-sup 8508  df-inf 8509  df-oi 8575  df-card 8969  df-pnf 10282  df-mnf 10283  df-xr 10284  df-ltxr 10285  df-le 10286  df-sub 10474  df-neg 10475  df-div 10891  df-nn 11227  df-2 11285  df-3 11286  df-n0 11500  df-z 11585  df-uz 11894  df-q 11997  df-rp 12036  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-fl 12801  df-seq 13009  df-exp 13068  df-hash 13322  df-cj 14047  df-re 14048  df-im 14049  df-sqrt 14183  df-abs 14184  df-clim 14427  df-rlim 14428  df-sum 14625  df-0p 23657  df-ply 24164  df-coe 24166
This theorem is referenced by:  elqaalem2  24295
  Copyright terms: Public domain W3C validator