Theorem facth1 24760

Description: The factor theorem and its converse. A polynomial 𝐹 has a root at 𝐴 iff 𝐺 = 𝑥 − 𝐴 is a factor of 𝐹. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Jun-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
ply1rem.p	⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
ply1rem.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑃)
ply1rem.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
ply1rem.x	⊢ 𝑋 = (var1‘𝑅)
ply1rem.m	⊢ − = (-g‘𝑃)
ply1rem.a	⊢ 𝐴 = (algSc‘𝑃)
ply1rem.g	⊢ 𝐺 = (𝑋 − (𝐴‘𝑁))
ply1rem.o	⊢ 𝑂 = (eval1‘𝑅)
ply1rem.1	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ NzRing)
ply1rem.2	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ CRing)
ply1rem.3	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝐾)
ply1rem.4	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐵)
facth1.z	⊢ 0 = (0g‘𝑅)
facth1.d	⊢ ∥ = (∥r‘𝑃)

Assertion

Ref	Expression
facth1	⊢ (𝜑 → (𝐺 ∥ 𝐹 ↔ ((𝑂‘𝐹)‘𝑁) = 0 ))

Proof of Theorem facth1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ply1rem.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ NzRing)
2		nzrring 20036	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ NzRing → 𝑅 ∈ Ring)
3	1, 2	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
4		ply1rem.4	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐵)
5		ply1rem.p	. . . . . 6 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
6		ply1rem.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑃)
7		ply1rem.k	. . . . . 6 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
8		ply1rem.x	. . . . . 6 ⊢ 𝑋 = (var1‘𝑅)
9		ply1rem.m	. . . . . 6 ⊢ − = (-g‘𝑃)
10		ply1rem.a	. . . . . 6 ⊢ 𝐴 = (algSc‘𝑃)
11		ply1rem.g	. . . . . 6 ⊢ 𝐺 = (𝑋 − (𝐴‘𝑁))
12		ply1rem.o	. . . . . 6 ⊢ 𝑂 = (eval1‘𝑅)
13		ply1rem.2	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ CRing)
14		ply1rem.3	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝐾)
15		eqid 2823	. . . . . 6 ⊢ (Monic1p‘𝑅) = (Monic1p‘𝑅)
16		eqid 2823	. . . . . 6 ⊢ ( deg1 ‘𝑅) = ( deg1 ‘𝑅)
17		facth1.z	. . . . . 6 ⊢ 0 = (0g‘𝑅)
18	5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 1, 13, 14, 15, 16, 17	ply1remlem 24758	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐺 ∈ (Monic1p‘𝑅) ∧ (( deg1 ‘𝑅)‘𝐺) = 1 ∧ (◡(𝑂‘𝐺) “ { 0 }) = {𝑁}))
19	18	simp1d 1138	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ (Monic1p‘𝑅))
20		eqid 2823	. . . . 5 ⊢ (Unic1p‘𝑅) = (Unic1p‘𝑅)
21	20, 15	mon1puc1p 24746	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐺 ∈ (Monic1p‘𝑅)) → 𝐺 ∈ (Unic1p‘𝑅))
22	3, 19, 21	syl2anc 586	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ (Unic1p‘𝑅))
23		facth1.d	. . . 4 ⊢ ∥ = (∥r‘𝑃)
24		eqid 2823	. . . 4 ⊢ (0g‘𝑃) = (0g‘𝑃)
25		eqid 2823	. . . 4 ⊢ (rem1p‘𝑅) = (rem1p‘𝑅)
26	5, 23, 6, 20, 24, 25	dvdsr1p 24757	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐺 ∈ (Unic1p‘𝑅)) → (𝐺 ∥ 𝐹 ↔ (𝐹(rem1p‘𝑅)𝐺) = (0g‘𝑃)))
27	3, 4, 22, 26	syl3anc 1367	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐺 ∥ 𝐹 ↔ (𝐹(rem1p‘𝑅)𝐺) = (0g‘𝑃)))
28	5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 1, 13, 14, 4, 25	ply1rem 24759	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹(rem1p‘𝑅)𝐺) = (𝐴‘((𝑂‘𝐹)‘𝑁)))
29	5, 10, 17, 24	ply1scl0 20460	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐴‘ 0 ) = (0g‘𝑃))
30	3, 29	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴‘ 0 ) = (0g‘𝑃))
31	30	eqcomd 2829	. . 3 ⊢ (𝜑 → (0g‘𝑃) = (𝐴‘ 0 ))
32	28, 31	eqeq12d 2839	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹(rem1p‘𝑅)𝐺) = (0g‘𝑃) ↔ (𝐴‘((𝑂‘𝐹)‘𝑁)) = (𝐴‘ 0 )))
33	5, 10, 7, 6	ply1sclf1 20459	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝐴:𝐾–1-1→𝐵)
34	3, 33	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴:𝐾–1-1→𝐵)
35	12, 5, 7, 6, 13, 14, 4	fveval1fvcl 20498	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘𝐹)‘𝑁) ∈ 𝐾)
36	7, 17	ring0cl 19321	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 0 ∈ 𝐾)
37	3, 36	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ 𝐾)
38		f1fveq 7022	. . 3 ⊢ ((𝐴:𝐾–1-1→𝐵 ∧ (((𝑂‘𝐹)‘𝑁) ∈ 𝐾 ∧ 0 ∈ 𝐾)) → ((𝐴‘((𝑂‘𝐹)‘𝑁)) = (𝐴‘ 0 ) ↔ ((𝑂‘𝐹)‘𝑁) = 0 ))
39	34, 35, 37, 38	syl12anc 834	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐴‘((𝑂‘𝐹)‘𝑁)) = (𝐴‘ 0 ) ↔ ((𝑂‘𝐹)‘𝑁) = 0 ))
40	27, 32, 39	3bitrd 307	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 ∥ 𝐹 ↔ ((𝑂‘𝐹)‘𝑁) = 0 ))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   = wceq 1537   ∈ wcel 2114  {csn 4569   class class class wbr 5068  ^◡ccnv 5556   “ cima 5560  –1-1→wf1 6354  ‘cfv 6357  (class class class)co 7158  1c1 10540  Basecbs 16485  0_gc0g 16715  -_gcsg 18107  Ringcrg 19299  CRingccrg 19300  ∥_rcdsr 19390  NzRingcnzr 20032  algSccascl 20086  var₁cv1 20346  Poly₁cpl1 20347  eval₁ce1 20479   deg₁ cdg1 24650  Monic_1pcmn1 24721  Unic_1pcuc1p 24722  rem_1pcr1p 24724

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2795  ax-rep 5192  ax-sep 5205  ax-nul 5212  ax-pow 5268  ax-pr 5332  ax-un 7463  ax-cnex 10595  ax-resscn 10596  ax-1cn 10597  ax-icn 10598  ax-addcl 10599  ax-addrcl 10600  ax-mulcl 10601  ax-mulrcl 10602  ax-mulcom 10603  ax-addass 10604  ax-mulass 10605  ax-distr 10606  ax-i2m1 10607  ax-1ne0 10608  ax-1rid 10609  ax-rnegex 10610  ax-rrecex 10611  ax-cnre 10612  ax-pre-lttri 10613  ax-pre-lttrn 10614  ax-pre-ltadd 10615  ax-pre-mulgt0 10616  ax-pre-sup 10617  ax-addf 10618  ax-mulf 10619

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2802  df-cleq 2816  df-clel 2895  df-nfc 2965  df-ne 3019  df-nel 3126  df-ral 3145  df-rex 3146  df-reu 3147  df-rmo 3148  df-rab 3149  df-v 3498  df-sbc 3775  df-csb 3886  df-dif 3941  df-un 3943  df-in 3945  df-ss 3954  df-pss 3956  df-nul 4294  df-if 4470  df-pw 4543  df-sn 4570  df-pr 4572  df-tp 4574  df-op 4576  df-uni 4841  df-int 4879  df-iun 4923  df-iin 4924  df-br 5069  df-opab 5131  df-mpt 5149  df-tr 5175  df-id 5462  df-eprel 5467  df-po 5476  df-so 5477  df-fr 5516  df-se 5517  df-we 5518  df-xp 5563  df-rel 5564  df-cnv 5565  df-co 5566  df-dm 5567  df-rn 5568  df-res 5569  df-ima 5570  df-pred 6150  df-ord 6196  df-on 6197  df-lim 6198  df-suc 6199  df-iota 6316  df-fun 6359  df-fn 6360  df-f 6361  df-f1 6362  df-fo 6363  df-f1o 6364  df-fv 6365  df-isom 6366  df-riota 7116  df-ov 7161  df-oprab 7162  df-mpo 7163  df-of 7411  df-ofr 7412  df-om 7583  df-1st 7691  df-2nd 7692  df-supp 7833  df-tpos 7894  df-wrecs 7949  df-recs 8010  df-rdg 8048  df-1o 8104  df-2o 8105  df-oadd 8108  df-er 8291  df-map 8410  df-pm 8411  df-ixp 8464  df-en 8512  df-dom 8513  df-sdom 8514  df-fin 8515  df-fsupp 8836  df-sup 8908  df-oi 8976  df-card 9370  df-pnf 10679  df-mnf 10680  df-xr 10681  df-ltxr 10682  df-le 10683  df-sub 10874  df-neg 10875  df-nn 11641  df-2 11703  df-3 11704  df-4 11705  df-5 11706  df-6 11707  df-7 11708  df-8 11709  df-9 11710  df-n0 11901  df-z 11985  df-dec 12102  df-uz 12247  df-fz 12896  df-fzo 13037  df-seq 13373  df-hash 13694  df-struct 16487  df-ndx 16488  df-slot 16489  df-base 16491  df-sets 16492  df-ress 16493  df-plusg 16580  df-mulr 16581  df-starv 16582  df-sca 16583  df-vsca 16584  df-ip 16585  df-tset 16586  df-ple 16587  df-ds 16589  df-unif 16590  df-hom 16591  df-cco 16592  df-0g 16717  df-gsum 16718  df-prds 16723  df-pws 16725  df-mre 16859  df-mrc 16860  df-acs 16862  df-mgm 17854  df-sgrp 17903  df-mnd 17914  df-mhm 17958  df-submnd 17959  df-grp 18108  df-minusg 18109  df-sbg 18110  df-mulg 18227  df-subg 18278  df-ghm 18358  df-cntz 18449  df-cmn 18910  df-abl 18911  df-mgp 19242  df-ur 19254  df-srg 19258  df-ring 19301  df-cring 19302  df-oppr 19375  df-dvdsr 19393  df-unit 19394  df-invr 19424  df-rnghom 19469  df-subrg 19535  df-lmod 19638  df-lss 19706  df-lsp 19746  df-nzr 20033  df-rlreg 20058  df-assa 20087  df-asp 20088  df-ascl 20089  df-psr 20138  df-mvr 20139  df-mpl 20140  df-opsr 20142  df-evls 20288  df-evl 20289  df-psr1 20350  df-vr1 20351  df-ply1 20352  df-coe1 20353  df-evl1 20481  df-cnfld 20548  df-mdeg 24651  df-deg1 24652  df-mon1 24726  df-uc1p 24727  df-q1p 24728  df-r1p 24729

This theorem is referenced by:  fta1glem1  24761  fta1glem2  24762