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

Theorem mdegldg 23946
Description: A nonzero polynomial has some coefficient which witnesses its degree. (Contributed by Stefan O'Rear, 23-Mar-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
mdegval.d 𝐷 = (𝐼 mDeg 𝑅)
mdegval.p 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
mdegval.b 𝐵 = (Base‘𝑃)
mdegval.z 0 = (0g𝑅)
mdegval.a 𝐴 = {𝑚 ∈ (ℕ0𝑚 𝐼) ∣ (𝑚 “ ℕ) ∈ Fin}
mdegval.h 𝐻 = (𝐴 ↦ (ℂfld Σg ))
mdegldg.y 𝑌 = (0g𝑃)
Assertion
Ref Expression
mdegldg ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → ∃𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻𝑥) = (𝐷𝐹)))
Distinct variable groups:   𝐴,   𝑚,𝐼   0 ,   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝑥,𝐹   𝑥,𝐻   ,𝐼   𝑥,𝑅   𝑥, 0   ,𝑚   𝑥,𝐷
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑚)   𝐵(,𝑚)   𝐷(,𝑚)   𝑃(𝑥,,𝑚)   𝑅(,𝑚)   𝐹(,𝑚)   𝐻(,𝑚)   𝐼(𝑥)   𝑌(𝑥,,𝑚)   0 (𝑚)

Proof of Theorem mdegldg
StepHypRef Expression
1 mdegval.d . . . . 5 𝐷 = (𝐼 mDeg 𝑅)
2 mdegval.p . . . . 5 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
3 mdegval.b . . . . 5 𝐵 = (Base‘𝑃)
4 mdegval.z . . . . 5 0 = (0g𝑅)
5 mdegval.a . . . . 5 𝐴 = {𝑚 ∈ (ℕ0𝑚 𝐼) ∣ (𝑚 “ ℕ) ∈ Fin}
6 mdegval.h . . . . 5 𝐻 = (𝐴 ↦ (ℂfld Σg ))
71, 2, 3, 4, 5, 6mdegval 23943 . . . 4 (𝐹𝐵 → (𝐷𝐹) = sup((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )), ℝ*, < ))
873ad2ant2 1126 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → (𝐷𝐹) = sup((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )), ℝ*, < ))
92, 3mplrcl 19613 . . . . . . . 8 (𝐹𝐵𝐼 ∈ V)
1093ad2ant2 1126 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝐼 ∈ V)
115, 6tdeglem1 23938 . . . . . . 7 (𝐼 ∈ V → 𝐻:𝐴⟶ℕ0)
1210, 11syl 17 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝐻:𝐴⟶ℕ0)
1312ffund 6162 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → Fun 𝐻)
14 simp2 1129 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝐹𝐵)
15 simp1 1128 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝑅 ∈ Ring)
162, 3, 4, 14, 15mplelsfi 19614 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝐹 finSupp 0 )
1716fsuppimpd 8398 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → (𝐹 supp 0 ) ∈ Fin)
18 imafi 8375 . . . . 5 ((Fun 𝐻 ∧ (𝐹 supp 0 ) ∈ Fin) → (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ∈ Fin)
1913, 17, 18syl2anc 696 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ∈ Fin)
20 simp3 1130 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝐹𝑌)
21 mdegldg.y . . . . . . . 8 𝑌 = (0g𝑃)
22 ringgrp 18673 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Grp)
23223ad2ant1 1125 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝑅 ∈ Grp)
242, 5, 4, 21, 10, 23mpl0 19564 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝑌 = (𝐴 × { 0 }))
2520, 24neeqtrd 2965 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝐹 ≠ (𝐴 × { 0 }))
26 eqid 2724 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
272, 26, 3, 5, 14mplelf 19556 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝐹:𝐴⟶(Base‘𝑅))
2827ffnd 6159 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝐹 Fn 𝐴)
29 fvex 6314 . . . . . . . . 9 (0g𝑅) ∈ V
304, 29eqeltri 2799 . . . . . . . 8 0 ∈ V
31 ovex 6793 . . . . . . . . . 10 (ℕ0𝑚 𝐼) ∈ V
325, 31rabex2 4922 . . . . . . . . 9 𝐴 ∈ V
33 fnsuppeq0 7443 . . . . . . . . 9 ((𝐹 Fn 𝐴𝐴 ∈ V ∧ 0 ∈ V) → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ ↔ 𝐹 = (𝐴 × { 0 })))
3432, 33mp3an2 1525 . . . . . . . 8 ((𝐹 Fn 𝐴0 ∈ V) → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ ↔ 𝐹 = (𝐴 × { 0 })))
3528, 30, 34sylancl 697 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ ↔ 𝐹 = (𝐴 × { 0 })))
3635necon3bid 2940 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → ((𝐹 supp 0 ) ≠ ∅ ↔ 𝐹 ≠ (𝐴 × { 0 })))
3725, 36mpbird 247 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → (𝐹 supp 0 ) ≠ ∅)
3812ffnd 6159 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → 𝐻 Fn 𝐴)
39 suppssdm 7428 . . . . . . . 8 (𝐹 supp 0 ) ⊆ dom 𝐹
40 fdm 6164 . . . . . . . . 9 (𝐹:𝐴⟶(Base‘𝑅) → dom 𝐹 = 𝐴)
4127, 40syl 17 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → dom 𝐹 = 𝐴)
4239, 41syl5sseq 3759 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → (𝐹 supp 0 ) ⊆ 𝐴)
43 fnimaeq0 6126 . . . . . . 7 ((𝐻 Fn 𝐴 ∧ (𝐹 supp 0 ) ⊆ 𝐴) → ((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) = ∅ ↔ (𝐹 supp 0 ) = ∅))
4438, 42, 43syl2anc 696 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → ((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) = ∅ ↔ (𝐹 supp 0 ) = ∅))
4544necon3bid 2940 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → ((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ≠ ∅ ↔ (𝐹 supp 0 ) ≠ ∅))
4637, 45mpbird 247 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ≠ ∅)
47 imassrn 5587 . . . . . 6 (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ⊆ ran 𝐻
48 frn 6166 . . . . . . 7 (𝐻:𝐴⟶ℕ0 → ran 𝐻 ⊆ ℕ0)
4912, 48syl 17 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → ran 𝐻 ⊆ ℕ0)
5047, 49syl5ss 3720 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ⊆ ℕ0)
51 nn0ssre 11409 . . . . . 6 0 ⊆ ℝ
52 ressxr 10196 . . . . . 6 ℝ ⊆ ℝ*
5351, 52sstri 3718 . . . . 5 0 ⊆ ℝ*
5450, 53syl6ss 3721 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ⊆ ℝ*)
55 xrltso 12088 . . . . 5 < Or ℝ*
56 fisupcl 8491 . . . . 5 (( < Or ℝ* ∧ ((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ∈ Fin ∧ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ≠ ∅ ∧ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ⊆ ℝ*)) → sup((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )), ℝ*, < ) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )))
5755, 56mpan 708 . . . 4 (((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ∈ Fin ∧ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ≠ ∅ ∧ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ⊆ ℝ*) → sup((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )), ℝ*, < ) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )))
5819, 46, 54, 57syl3anc 1439 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → sup((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )), ℝ*, < ) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )))
598, 58eqeltrd 2803 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → (𝐷𝐹) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )))
60 fvelimab 6367 . . . 4 ((𝐻 Fn 𝐴 ∧ (𝐹 supp 0 ) ⊆ 𝐴) → ((𝐷𝐹) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝐹 supp 0 )(𝐻𝑥) = (𝐷𝐹)))
6138, 42, 60syl2anc 696 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → ((𝐷𝐹) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝐹 supp 0 )(𝐻𝑥) = (𝐷𝐹)))
62 rexsupp 7433 . . . . 5 ((𝐹 Fn 𝐴𝐴 ∈ V ∧ 0 ∈ V) → (∃𝑥 ∈ (𝐹 supp 0 )(𝐻𝑥) = (𝐷𝐹) ↔ ∃𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻𝑥) = (𝐷𝐹))))
6332, 30, 62mp3an23 1529 . . . 4 (𝐹 Fn 𝐴 → (∃𝑥 ∈ (𝐹 supp 0 )(𝐻𝑥) = (𝐷𝐹) ↔ ∃𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻𝑥) = (𝐷𝐹))))
6428, 63syl 17 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → (∃𝑥 ∈ (𝐹 supp 0 )(𝐻𝑥) = (𝐷𝐹) ↔ ∃𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻𝑥) = (𝐷𝐹))))
6561, 64bitrd 268 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → ((𝐷𝐹) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ↔ ∃𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻𝑥) = (𝐷𝐹))))
6659, 65mpbid 222 1 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹𝐵𝐹𝑌) → ∃𝑥𝐴 ((𝐹𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻𝑥) = (𝐷𝐹)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1072   = wceq 1596  wcel 2103  wne 2896  wrex 3015  {crab 3018  Vcvv 3304  wss 3680  c0 4023  {csn 4285  cmpt 4837   Or wor 5138   × cxp 5216  ccnv 5217  dom cdm 5218  ran crn 5219  cima 5221  Fun wfun 5995   Fn wfn 5996  wf 5997  cfv 6001  (class class class)co 6765   supp csupp 7415  𝑚 cmap 7974  Fincfn 8072  supcsup 8462  cr 10048  *cxr 10186   < clt 10187  cn 11133  0cn0 11405  Basecbs 15980  0gc0g 16223   Σg cgsu 16224  Grpcgrp 17544  Ringcrg 18668   mPoly cmpl 19476  fldccnfld 19869   mDeg cmdg 23933
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1835  ax-4 1850  ax-5 1952  ax-6 2018  ax-7 2054  ax-8 2105  ax-9 2112  ax-10 2132  ax-11 2147  ax-12 2160  ax-13 2355  ax-ext 2704  ax-rep 4879  ax-sep 4889  ax-nul 4897  ax-pow 4948  ax-pr 5011  ax-un 7066  ax-cnex 10105  ax-resscn 10106  ax-1cn 10107  ax-icn 10108  ax-addcl 10109  ax-addrcl 10110  ax-mulcl 10111  ax-mulrcl 10112  ax-mulcom 10113  ax-addass 10114  ax-mulass 10115  ax-distr 10116  ax-i2m1 10117  ax-1ne0 10118  ax-1rid 10119  ax-rnegex 10120  ax-rrecex 10121  ax-cnre 10122  ax-pre-lttri 10123  ax-pre-lttrn 10124  ax-pre-ltadd 10125  ax-pre-mulgt0 10126  ax-addf 10128  ax-mulf 10129
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1599  df-ex 1818  df-nf 1823  df-sb 2011  df-eu 2575  df-mo 2576  df-clab 2711  df-cleq 2717  df-clel 2720  df-nfc 2855  df-ne 2897  df-nel 3000  df-ral 3019  df-rex 3020  df-reu 3021  df-rmo 3022  df-rab 3023  df-v 3306  df-sbc 3542  df-csb 3640  df-dif 3683  df-un 3685  df-in 3687  df-ss 3694  df-pss 3696  df-nul 4024  df-if 4195  df-pw 4268  df-sn 4286  df-pr 4288  df-tp 4290  df-op 4292  df-uni 4545  df-int 4584  df-iun 4630  df-br 4761  df-opab 4821  df-mpt 4838  df-tr 4861  df-id 5128  df-eprel 5133  df-po 5139  df-so 5140  df-fr 5177  df-se 5178  df-we 5179  df-xp 5224  df-rel 5225  df-cnv 5226  df-co 5227  df-dm 5228  df-rn 5229  df-res 5230  df-ima 5231  df-pred 5793  df-ord 5839  df-on 5840  df-lim 5841  df-suc 5842  df-iota 5964  df-fun 6003  df-fn 6004  df-f 6005  df-f1 6006  df-fo 6007  df-f1o 6008  df-fv 6009  df-isom 6010  df-riota 6726  df-ov 6768  df-oprab 6769  df-mpt2 6770  df-of 7014  df-om 7183  df-1st 7285  df-2nd 7286  df-supp 7416  df-wrecs 7527  df-recs 7588  df-rdg 7626  df-1o 7680  df-oadd 7684  df-er 7862  df-map 7976  df-en 8073  df-dom 8074  df-sdom 8075  df-fin 8076  df-fsupp 8392  df-sup 8464  df-oi 8531  df-card 8878  df-pnf 10189  df-mnf 10190  df-xr 10191  df-ltxr 10192  df-le 10193  df-sub 10381  df-neg 10382  df-nn 11134  df-2 11192  df-3 11193  df-4 11194  df-5 11195  df-6 11196  df-7 11197  df-8 11198  df-9 11199  df-n0 11406  df-z 11491  df-dec 11607  df-uz 11801  df-fz 12441  df-fzo 12581  df-seq 12917  df-hash 13233  df-struct 15982  df-ndx 15983  df-slot 15984  df-base 15986  df-sets 15987  df-ress 15988  df-plusg 16077  df-mulr 16078  df-starv 16079  df-sca 16080  df-vsca 16081  df-tset 16083  df-ple 16084  df-ds 16087  df-unif 16088  df-0g 16225  df-gsum 16226  df-mgm 17364  df-sgrp 17406  df-mnd 17417  df-submnd 17458  df-grp 17547  df-minusg 17548  df-subg 17713  df-cntz 17871  df-cmn 18316  df-abl 18317  df-mgp 18611  df-ur 18623  df-ring 18670  df-cring 18671  df-psr 19479  df-mpl 19481  df-cnfld 19870  df-mdeg 23935
This theorem is referenced by:  mdegnn0cl  23951  deg1ldg  23972
  Copyright terms: Public domain W3C validator