Theorem dvply2g 24085

Description: The derivative of a polynomial with coefficients in a subring is a polynomial with coefficients in the same ring. (Contributed by Mario Carneiro, 1-Jan-2017.)

Assertion

Ref	Expression
dvply2g	⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (ℂ D 𝐹) ∈ (Poly‘𝑆))

Proof of Theorem dvply2g

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		plyf 23999	. . . . . 6 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝐹:ℂ⟶ℂ)
2	1	adantl 481	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → 𝐹:ℂ⟶ℂ)
3	2	feqmptd 6288	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → 𝐹 = (𝑎 ∈ ℂ ↦ (𝐹‘𝑎)))
4		simplr 807	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑎 ∈ ℂ) → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
5		dgrcl 24034	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (deg‘𝐹) ∈ ℕ0)
6	5	adantl 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (deg‘𝐹) ∈ ℕ0)
7	6	nn0zd 11518	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (deg‘𝐹) ∈ ℤ)
8	7	adantr 480	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑎 ∈ ℂ) → (deg‘𝐹) ∈ ℤ)
9		uzid 11740	. . . . . . 7 ⊢ ((deg‘𝐹) ∈ ℤ → (deg‘𝐹) ∈ (ℤ≥‘(deg‘𝐹)))
10		peano2uz 11779	. . . . . . 7 ⊢ ((deg‘𝐹) ∈ (ℤ≥‘(deg‘𝐹)) → ((deg‘𝐹) + 1) ∈ (ℤ≥‘(deg‘𝐹)))
11	8, 9, 10	3syl 18	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑎 ∈ ℂ) → ((deg‘𝐹) + 1) ∈ (ℤ≥‘(deg‘𝐹)))
12		simpr 476	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑎 ∈ ℂ) → 𝑎 ∈ ℂ)
13		eqid 2651	. . . . . . 7 ⊢ (coeff‘𝐹) = (coeff‘𝐹)
14		eqid 2651	. . . . . . 7 ⊢ (deg‘𝐹) = (deg‘𝐹)
15	13, 14	coeid3 24041	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ ((deg‘𝐹) + 1) ∈ (ℤ≥‘(deg‘𝐹)) ∧ 𝑎 ∈ ℂ) → (𝐹‘𝑎) = Σ𝑏 ∈ (0...((deg‘𝐹) + 1))(((coeff‘𝐹)‘𝑏) · (𝑎↑𝑏)))
16	4, 11, 12, 15	syl3anc 1366	. . . . 5 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑎 ∈ ℂ) → (𝐹‘𝑎) = Σ𝑏 ∈ (0...((deg‘𝐹) + 1))(((coeff‘𝐹)‘𝑏) · (𝑎↑𝑏)))
17	16	mpteq2dva 4777	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (𝑎 ∈ ℂ ↦ (𝐹‘𝑎)) = (𝑎 ∈ ℂ ↦ Σ𝑏 ∈ (0...((deg‘𝐹) + 1))(((coeff‘𝐹)‘𝑏) · (𝑎↑𝑏))))
18	3, 17	eqtrd 2685	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → 𝐹 = (𝑎 ∈ ℂ ↦ Σ𝑏 ∈ (0...((deg‘𝐹) + 1))(((coeff‘𝐹)‘𝑏) · (𝑎↑𝑏))))
19	6	nn0cnd 11391	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (deg‘𝐹) ∈ ℂ)
20		ax-1cn 10032	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℂ
21		pncan 10325	. . . . . . . 8 ⊢ (((deg‘𝐹) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (((deg‘𝐹) + 1) − 1) = (deg‘𝐹))
22	19, 20, 21	sylancl 695	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (((deg‘𝐹) + 1) − 1) = (deg‘𝐹))
23	22	eqcomd 2657	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (deg‘𝐹) = (((deg‘𝐹) + 1) − 1))
24	23	oveq2d 6706	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (0...(deg‘𝐹)) = (0...(((deg‘𝐹) + 1) − 1)))
25	24	sumeq1d 14475	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → Σ𝑏 ∈ (0...(deg‘𝐹))(((𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))))‘𝑏) · (𝑎↑𝑏)) = Σ𝑏 ∈ (0...(((deg‘𝐹) + 1) − 1))(((𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))))‘𝑏) · (𝑎↑𝑏)))
26	25	mpteq2dv 4778	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (𝑎 ∈ ℂ ↦ Σ𝑏 ∈ (0...(deg‘𝐹))(((𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))))‘𝑏) · (𝑎↑𝑏))) = (𝑎 ∈ ℂ ↦ Σ𝑏 ∈ (0...(((deg‘𝐹) + 1) − 1))(((𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))))‘𝑏) · (𝑎↑𝑏))))
27	13	coef3 24033	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (coeff‘𝐹):ℕ0⟶ℂ)
28	27	adantl 481	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (coeff‘𝐹):ℕ0⟶ℂ)
29		oveq1 6697	. . . . 5 ⊢ (𝑐 = 𝑏 → (𝑐 + 1) = (𝑏 + 1))
30	29	fveq2d 6233	. . . . 5 ⊢ (𝑐 = 𝑏 → ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1)) = ((coeff‘𝐹)‘(𝑏 + 1)))
31	29, 30	oveq12d 6708	. . . 4 ⊢ (𝑐 = 𝑏 → ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))) = ((𝑏 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑏 + 1))))
32	31	cbvmptv 4783	. . 3 ⊢ (𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1)))) = (𝑏 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑏 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑏 + 1))))
33		peano2nn0 11371	. . . 4 ⊢ ((deg‘𝐹) ∈ ℕ0 → ((deg‘𝐹) + 1) ∈ ℕ0)
34	6, 33	syl 17	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → ((deg‘𝐹) + 1) ∈ ℕ0)
35	18, 26, 28, 32, 34	dvply1 24084	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (ℂ D 𝐹) = (𝑎 ∈ ℂ ↦ Σ𝑏 ∈ (0...(deg‘𝐹))(((𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))))‘𝑏) · (𝑎↑𝑏))))
36		cnfldbas 19798	. . . . 5 ⊢ ℂ = (Base‘ℂfld)
37	36	subrgss 18829	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) → 𝑆 ⊆ ℂ)
38	37	adantr 480	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ℂ)
39		elfznn0 12471	. . . 4 ⊢ (𝑏 ∈ (0...(deg‘𝐹)) → 𝑏 ∈ ℕ0)
40		simpll 805	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑐 ∈ ℕ0) → 𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld))
41		zsssubrg 19852	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) → ℤ ⊆ 𝑆)
42	41	ad2antrr 762	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑐 ∈ ℕ0) → ℤ ⊆ 𝑆)
43		peano2nn0 11371	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑐 ∈ ℕ0 → (𝑐 + 1) ∈ ℕ0)
44	43	adantl 481	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑐 ∈ ℕ0) → (𝑐 + 1) ∈ ℕ0)
45	44	nn0zd 11518	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑐 ∈ ℕ0) → (𝑐 + 1) ∈ ℤ)
46	42, 45	sseldd 3637	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑐 ∈ ℕ0) → (𝑐 + 1) ∈ 𝑆)
47		simplr 807	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑐 ∈ ℕ0) → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
48		subrgsubg 18834	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘ℂfld))
49		cnfld0 19818	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 0 = (0g‘ℂfld)
50	49	subg0cl 17649	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘ℂfld) → 0 ∈ 𝑆)
51	48, 50	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) → 0 ∈ 𝑆)
52	51	ad2antrr 762	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑐 ∈ ℕ0) → 0 ∈ 𝑆)
53	13	coef2 24032	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 0 ∈ 𝑆) → (coeff‘𝐹):ℕ0⟶𝑆)
54	47, 52, 53	syl2anc 694	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑐 ∈ ℕ0) → (coeff‘𝐹):ℕ0⟶𝑆)
55	54, 44	ffvelrnd 6400	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑐 ∈ ℕ0) → ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1)) ∈ 𝑆)
56		cnfldmul 19800	. . . . . . . 8 ⊢ · = (.r‘ℂfld)
57	56	subrgmcl 18840	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (𝑐 + 1) ∈ 𝑆 ∧ ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1)) ∈ 𝑆) → ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))) ∈ 𝑆)
58	40, 46, 55, 57	syl3anc 1366	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑐 ∈ ℕ0) → ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))) ∈ 𝑆)
59		eqid 2651	. . . . . 6 ⊢ (𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1)))) = (𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))))
60	58, 59	fmptd 6425	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1)))):ℕ0⟶𝑆)
61	60	ffvelrnda 6399	. . . 4 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑏 ∈ ℕ0) → ((𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))))‘𝑏) ∈ 𝑆)
62	39, 61	sylan2 490	. . 3 ⊢ (((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) ∧ 𝑏 ∈ (0...(deg‘𝐹))) → ((𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))))‘𝑏) ∈ 𝑆)
63	38, 6, 62	elplyd 24003	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (𝑎 ∈ ℂ ↦ Σ𝑏 ∈ (0...(deg‘𝐹))(((𝑐 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑐 + 1) · ((coeff‘𝐹)‘(𝑐 + 1))))‘𝑏) · (𝑎↑𝑏))) ∈ (Poly‘𝑆))
64	35, 63	eqeltrd 2730	1 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆)) → (ℂ D 𝐹) ∈ (Poly‘𝑆))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   = wceq 1523   ∈ wcel 2030   ⊆ wss 3607   ↦ cmpt 4762  ⟶wf 5922  ‘cfv 5926  (class class class)co 6690  ℂcc 9972  0cc0 9974  1c1 9975   + caddc 9977   · cmul 9979   − cmin 10304  ℕ₀cn0 11330  ℤcz 11415  ℤ_≥cuz 11725  ...cfz 12364  ↑cexp 12900  Σcsu 14460  SubGrpcsubg 17635  SubRingcsubrg 18824  ℂ_fldccnfld 19794   D cdv 23672  Polycply 23985  coeffccoe 23987  degcdgr 23988

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-inf2 8576  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052  ax-addf 10053  ax-mulf 10054

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-fal 1529  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-iin 4555  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-se 5103  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-isom 5935  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-of 6939  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-supp 7341  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-2o 7606  df-oadd 7609  df-er 7787  df-map 7901  df-pm 7902  df-ixp 7951  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-fsupp 8317  df-fi 8358  df-sup 8389  df-inf 8390  df-oi 8456  df-card 8803  df-cda 9028  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-4 11119  df-5 11120  df-6 11121  df-7 11122  df-8 11123  df-9 11124  df-n0 11331  df-z 11416  df-dec 11532  df-uz 11726  df-q 11827  df-rp 11871  df-xneg 11984  df-xadd 11985  df-xmul 11986  df-icc 12220  df-fz 12365  df-fzo 12505  df-fl 12633  df-seq 12842  df-exp 12901  df-hash 13158  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-clim 14263  df-rlim 14264  df-sum 14461  df-struct 15906  df-ndx 15907  df-slot 15908  df-base 15910  df-sets 15911  df-ress 15912  df-plusg 16001  df-mulr 16002  df-starv 16003  df-sca 16004  df-vsca 16005  df-ip 16006  df-tset 16007  df-ple 16008  df-ds 16011  df-unif 16012  df-hom 16013  df-cco 16014  df-rest 16130  df-topn 16131  df-0g 16149  df-gsum 16150  df-topgen 16151  df-pt 16152  df-prds 16155  df-xrs 16209  df-qtop 16214  df-imas 16215  df-xps 16217  df-mre 16293  df-mrc 16294  df-acs 16296  df-mgm 17289  df-sgrp 17331  df-mnd 17342  df-submnd 17383  df-grp 17472  df-minusg 17473  df-mulg 17588  df-subg 17638  df-cntz 17796  df-cmn 18241  df-mgp 18536  df-ur 18548  df-ring 18595  df-cring 18596  df-subrg 18826  df-psmet 19786  df-xmet 19787  df-met 19788  df-bl 19789  df-mopn 19790  df-fbas 19791  df-fg 19792  df-cnfld 19795  df-top 20747  df-topon 20764  df-topsp 20785  df-bases 20798  df-cld 20871  df-ntr 20872  df-cls 20873  df-nei 20950  df-lp 20988  df-perf 20989  df-cn 21079  df-cnp 21080  df-haus 21167  df-tx 21413  df-hmeo 21606  df-fil 21697  df-fm 21789  df-flim 21790  df-flf 21791  df-xms 22172  df-ms 22173  df-tms 22174  df-cncf 22728  df-0p 23482  df-limc 23675  df-dv 23676  df-ply 23989  df-coe 23991  df-dgr 23992

This theorem is referenced by:  dvply2  24086  dvnply2  24087