ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  plycoeid3 GIF version

Theorem plycoeid3 15510
Description: Reconstruct a polynomial as an explicit sum of the coefficient function up to an index no smaller than the degree of the polynomial. (Contributed by Jim Kingdon, 17-Oct-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
plycoeid3.d (𝜑𝐷 ∈ ℕ0)
plycoeid3.a (𝜑𝐴:ℕ0⟶ℂ)
plycoeid3.z (𝜑 → (𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) = {0})
plycoeid3.f (𝜑𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))
plycoeid3.m (𝜑𝑀 ∈ (ℤ𝐷))
plycoeid3.x (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
Assertion
Ref Expression
plycoeid3 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑗) · (𝑋𝑗)))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑗,𝑧   𝐴,𝑘,𝑧   𝐷,𝑘,𝑧   𝑗,𝑀   𝑘,𝑀   𝑗,𝑋,𝑧   𝑘,𝑋
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑧,𝑗,𝑘)   𝐷(𝑗)   𝐹(𝑧,𝑗,𝑘)   𝑀(𝑧)

Proof of Theorem plycoeid3
Dummy variables 𝑟 𝑞 𝑝 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 plycoeid3.f . . . . . 6 (𝜑𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))
21fveq1d 5644 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹𝑋) = ((𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))‘𝑋))
3 eqid 2230 . . . . . 6 (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))
4 oveq1 6030 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑋 → (𝑧𝑘) = (𝑋𝑘))
54oveq2d 6039 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑋 → ((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)) = ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
65sumeq2sdv 11953 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑋 → Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
7 plycoeid3.x . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
8 fveq2 5642 . . . . . . . . 9 (𝑞 = 𝑘 → (𝐴𝑞) = (𝐴𝑘))
9 oveq2 6031 . . . . . . . . 9 (𝑞 = 𝑘 → (𝑋𝑞) = (𝑋𝑘))
108, 9oveq12d 6041 . . . . . . . 8 (𝑞 = 𝑘 → ((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) = ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
1110cbvsumv 11944 . . . . . . 7 Σ𝑞 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘))
12 0zd 9496 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
13 plycoeid3.d . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐷 ∈ ℕ0)
1413nn0zd 9605 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐷 ∈ ℤ)
1512, 14fzfigd 10699 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0...𝐷) ∈ Fin)
16 plycoeid3.a . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐴:ℕ0⟶ℂ)
1716adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
18 elfznn0 10354 . . . . . . . . . . 11 (𝑞 ∈ (0...𝐷) → 𝑞 ∈ ℕ0)
1918adantl 277 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → 𝑞 ∈ ℕ0)
2017, 19ffvelcdmd 5786 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → (𝐴𝑞) ∈ ℂ)
217adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → 𝑋 ∈ ℂ)
2221, 19expcld 10941 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → (𝑋𝑞) ∈ ℂ)
2320, 22mulcld 8205 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → ((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) ∈ ℂ)
2415, 23fsumcl 11984 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑞 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) ∈ ℂ)
2511, 24eqeltrrid 2318 . . . . . 6 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) ∈ ℂ)
263, 6, 7, 25fvmptd3 5743 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))‘𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
272, 26eqtrd 2263 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
28 fveq2 5642 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑟 → (𝐴𝑘) = (𝐴𝑟))
29 oveq2 6031 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑟 → (𝑋𝑘) = (𝑋𝑟))
3028, 29oveq12d 6041 . . . . 5 (𝑘 = 𝑟 → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
3130cbvsumv 11944 . . . 4 Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = Σ𝑟 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟))
3227, 31eqtrdi 2279 . . 3 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑟 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
33 plycoeid3.m . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ (ℤ𝐷))
34 fzss2 10304 . . . . 5 (𝑀 ∈ (ℤ𝐷) → (0...𝐷) ⊆ (0...𝑀))
3533, 34syl 14 . . . 4 (𝜑 → (0...𝐷) ⊆ (0...𝑀))
3616adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
37 elfznn0 10354 . . . . . . 7 (𝑟 ∈ (0...𝐷) → 𝑟 ∈ ℕ0)
3837adantl 277 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → 𝑟 ∈ ℕ0)
3936, 38ffvelcdmd 5786 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → (𝐴𝑟) ∈ ℂ)
407adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → 𝑋 ∈ ℂ)
4140, 38expcld 10941 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → (𝑋𝑟) ∈ ℂ)
4239, 41mulcld 8205 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) ∈ ℂ)
43 eldifn 3329 . . . . . . . . . 10 (𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷)) → ¬ 𝑟 ∈ (0...𝐷))
4443adantl 277 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → ¬ 𝑟 ∈ (0...𝐷))
45 eldifi 3328 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷)) → 𝑟 ∈ (0...𝑀))
4645adantl 277 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ (0...𝑀))
47 elfznn0 10354 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑟 ∈ (0...𝑀) → 𝑟 ∈ ℕ0)
4846, 47syl 14 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ ℕ0)
49 nn0split 10376 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐷 ∈ ℕ0 → ℕ0 = ((0...𝐷) ∪ (ℤ‘(𝐷 + 1))))
5013, 49syl 14 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ℕ0 = ((0...𝐷) ∪ (ℤ‘(𝐷 + 1))))
5150adantr 276 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → ℕ0 = ((0...𝐷) ∪ (ℤ‘(𝐷 + 1))))
5248, 51eleqtrd 2309 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ ((0...𝐷) ∪ (ℤ‘(𝐷 + 1))))
53 elun 3347 . . . . . . . . . . 11 (𝑟 ∈ ((0...𝐷) ∪ (ℤ‘(𝐷 + 1))) ↔ (𝑟 ∈ (0...𝐷) ∨ 𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1))))
5452, 53sylib 122 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝑟 ∈ (0...𝐷) ∨ 𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1))))
5554orcomd 736 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1)) ∨ 𝑟 ∈ (0...𝐷)))
5644, 55ecased 1385 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1)))
57 plycoeid3.z . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) = {0})
58 eqimss 3280 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) = {0} → (𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) ⊆ {0})
5957, 58syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) ⊆ {0})
6016ffund 5488 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → Fun 𝐴)
61 peano2nn0 9447 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐷 ∈ ℕ0 → (𝐷 + 1) ∈ ℕ0)
6213, 61syl 14 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐷 + 1) ∈ ℕ0)
63 nn0uz 9796 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 = (ℤ‘0)
6462, 63eleqtrdi 2323 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐷 + 1) ∈ (ℤ‘0))
65 uzss 9782 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐷 + 1) ∈ (ℤ‘0) → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ (ℤ‘0))
6664, 65syl 14 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ (ℤ‘0))
6766, 63sseqtrrdi 3275 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ ℕ0)
6816fdmd 5491 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → dom 𝐴 = ℕ0)
6967, 68sseqtrrd 3265 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ dom 𝐴)
70 funimass4 5699 . . . . . . . . . . 11 ((Fun 𝐴 ∧ (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ dom 𝐴) → ((𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) ⊆ {0} ↔ ∀𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1))(𝐴𝑟) ∈ {0}))
7160, 69, 70syl2anc 411 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) ⊆ {0} ↔ ∀𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1))(𝐴𝑟) ∈ {0}))
7259, 71mpbid 147 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ∀𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1))(𝐴𝑟) ∈ {0})
7372r19.21bi 2619 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1))) → (𝐴𝑟) ∈ {0})
7456, 73syldan 282 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝐴𝑟) ∈ {0})
75 elsni 3688 . . . . . . 7 ((𝐴𝑟) ∈ {0} → (𝐴𝑟) = 0)
7674, 75syl 14 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝐴𝑟) = 0)
7776oveq1d 6038 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = (0 · (𝑋𝑟)))
787adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑋 ∈ ℂ)
7978, 48expcld 10941 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝑋𝑟) ∈ ℂ)
8079mul02d 8576 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (0 · (𝑋𝑟)) = 0)
8177, 80eqtrd 2263 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = 0)
82 elfzelz 10265 . . . . . . 7 (𝑝 ∈ (0...𝑀) → 𝑝 ∈ ℤ)
8382adantl 277 . . . . . 6 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → 𝑝 ∈ ℤ)
84 0zd 9496 . . . . . 6 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → 0 ∈ ℤ)
8514adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → 𝐷 ∈ ℤ)
86 fzdcel 10280 . . . . . 6 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → DECID 𝑝 ∈ (0...𝐷))
8783, 84, 85, 86syl3anc 1273 . . . . 5 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → DECID 𝑝 ∈ (0...𝐷))
8887ralrimiva 2604 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑝 ∈ (0...𝑀)DECID 𝑝 ∈ (0...𝐷))
89 eluzelz 9770 . . . . . 6 (𝑀 ∈ (ℤ𝐷) → 𝑀 ∈ ℤ)
9033, 89syl 14 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
9112, 90fzfigd 10699 . . . 4 (𝜑 → (0...𝑀) ∈ Fin)
9235, 42, 81, 88, 91fisumss 11976 . . 3 (𝜑 → Σ𝑟 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = Σ𝑟 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
9332, 92eqtrd 2263 . 2 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑟 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
94 fveq2 5642 . . . 4 (𝑟 = 𝑗 → (𝐴𝑟) = (𝐴𝑗))
95 oveq2 6031 . . . 4 (𝑟 = 𝑗 → (𝑋𝑟) = (𝑋𝑗))
9694, 95oveq12d 6041 . . 3 (𝑟 = 𝑗 → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = ((𝐴𝑗) · (𝑋𝑗)))
9796cbvsumv 11944 . 2 Σ𝑟 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑗) · (𝑋𝑗))
9893, 97eqtrdi 2279 1 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑗) · (𝑋𝑗)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  wb 105  wo 715  DECID wdc 841   = wceq 1397  wcel 2201  wral 2509  cdif 3196  cun 3197  wss 3199  {csn 3670  cmpt 4151  dom cdm 4727  cima 4730  Fun wfun 5322  wf 5324  cfv 5328  (class class class)co 6023  cc 8035  0cc0 8037  1c1 8038   + caddc 8040   · cmul 8042  0cn0 9407  cz 9484  cuz 9760  ...cfz 10248  cexp 10806  Σcsu 11936
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2203  ax-14 2204  ax-ext 2212  ax-coll 4205  ax-sep 4208  ax-nul 4216  ax-pow 4266  ax-pr 4301  ax-un 4532  ax-setind 4637  ax-iinf 4688  ax-cnex 8128  ax-resscn 8129  ax-1cn 8130  ax-1re 8131  ax-icn 8132  ax-addcl 8133  ax-addrcl 8134  ax-mulcl 8135  ax-mulrcl 8136  ax-addcom 8137  ax-mulcom 8138  ax-addass 8139  ax-mulass 8140  ax-distr 8141  ax-i2m1 8142  ax-0lt1 8143  ax-1rid 8144  ax-0id 8145  ax-rnegex 8146  ax-precex 8147  ax-cnre 8148  ax-pre-ltirr 8149  ax-pre-ltwlin 8150  ax-pre-lttrn 8151  ax-pre-apti 8152  ax-pre-ltadd 8153  ax-pre-mulgt0 8154  ax-pre-mulext 8155  ax-arch 8156  ax-caucvg 8157
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 842  df-3or 1005  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1810  df-eu 2081  df-mo 2082  df-clab 2217  df-cleq 2223  df-clel 2226  df-nfc 2362  df-ne 2402  df-nel 2497  df-ral 2514  df-rex 2515  df-reu 2516  df-rmo 2517  df-rab 2518  df-v 2803  df-sbc 3031  df-csb 3127  df-dif 3201  df-un 3203  df-in 3205  df-ss 3212  df-nul 3494  df-if 3605  df-pw 3655  df-sn 3676  df-pr 3677  df-op 3679  df-uni 3895  df-int 3930  df-iun 3973  df-br 4090  df-opab 4152  df-mpt 4153  df-tr 4189  df-id 4392  df-po 4395  df-iso 4396  df-iord 4465  df-on 4467  df-ilim 4468  df-suc 4470  df-iom 4691  df-xp 4733  df-rel 4734  df-cnv 4735  df-co 4736  df-dm 4737  df-rn 4738  df-res 4739  df-ima 4740  df-iota 5288  df-fun 5330  df-fn 5331  df-f 5332  df-f1 5333  df-fo 5334  df-f1o 5335  df-fv 5336  df-isom 5337  df-riota 5976  df-ov 6026  df-oprab 6027  df-mpo 6028  df-1st 6308  df-2nd 6309  df-recs 6476  df-irdg 6541  df-frec 6562  df-1o 6587  df-oadd 6591  df-er 6707  df-en 6915  df-dom 6916  df-fin 6917  df-pnf 8221  df-mnf 8222  df-xr 8223  df-ltxr 8224  df-le 8225  df-sub 8357  df-neg 8358  df-reap 8760  df-ap 8767  df-div 8858  df-inn 9149  df-2 9207  df-3 9208  df-4 9209  df-n0 9408  df-z 9485  df-uz 9761  df-q 9859  df-rp 9894  df-fz 10249  df-fzo 10383  df-seqfrec 10716  df-exp 10807  df-ihash 11044  df-cj 11425  df-re 11426  df-im 11427  df-rsqrt 11581  df-abs 11582  df-clim 11862  df-sumdc 11937
This theorem is referenced by:  dvply2g  15519
  Copyright terms: Public domain W3C validator