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

Theorem plycoeid3 15841
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 5695 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹𝑋) = ((𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))‘𝑋))
3 eqid 2238 . . . . . 6 (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))
4 oveq1 6086 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑋 → (𝑧𝑘) = (𝑋𝑘))
54oveq2d 6095 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑋 → ((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)) = ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
65sumeq2sdv 12119 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑋 → Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
7 plycoeid3.x . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
8 fveq2 5693 . . . . . . . . 9 (𝑞 = 𝑘 → (𝐴𝑞) = (𝐴𝑘))
9 oveq2 6087 . . . . . . . . 9 (𝑞 = 𝑘 → (𝑋𝑞) = (𝑋𝑘))
108, 9oveq12d 6097 . . . . . . . 8 (𝑞 = 𝑘 → ((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) = ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
1110cbvsumv 12110 . . . . . . 7 Σ𝑞 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘))
12 0zd 9639 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
13 plycoeid3.d . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐷 ∈ ℕ0)
1413nn0zd 9749 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐷 ∈ ℤ)
1512, 14fzfigd 10851 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0...𝐷) ∈ Fin)
16 plycoeid3.a . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐴:ℕ0⟶ℂ)
1716adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
18 elfznn0 10504 . . . . . . . . . . 11 (𝑞 ∈ (0...𝐷) → 𝑞 ∈ ℕ0)
1918adantl 277 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → 𝑞 ∈ ℕ0)
2017, 19ffvelcdmd 5838 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → (𝐴𝑞) ∈ ℂ)
217adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → 𝑋 ∈ ℂ)
2221, 19expcld 11094 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → (𝑋𝑞) ∈ ℂ)
2320, 22mulcld 8340 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → ((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) ∈ ℂ)
2415, 23fsumcl 12150 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑞 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) ∈ ℂ)
2511, 24eqeltrrid 2326 . . . . . 6 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) ∈ ℂ)
263, 6, 7, 25fvmptd3 5796 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))‘𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
272, 26eqtrd 2271 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
28 fveq2 5693 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑟 → (𝐴𝑘) = (𝐴𝑟))
29 oveq2 6087 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑟 → (𝑋𝑘) = (𝑋𝑟))
3028, 29oveq12d 6097 . . . . 5 (𝑘 = 𝑟 → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
3130cbvsumv 12110 . . . 4 Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = Σ𝑟 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟))
3227, 31eqtrdi 2287 . . 3 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑟 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
33 plycoeid3.m . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ (ℤ𝐷))
34 fzss2 10453 . . . . 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 10504 . . . . . . 7 (𝑟 ∈ (0...𝐷) → 𝑟 ∈ ℕ0)
3837adantl 277 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → 𝑟 ∈ ℕ0)
3936, 38ffvelcdmd 5838 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → (𝐴𝑟) ∈ ℂ)
407adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → 𝑋 ∈ ℂ)
4140, 38expcld 11094 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → (𝑋𝑟) ∈ ℂ)
4239, 41mulcld 8340 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) ∈ ℂ)
43 eldifn 3352 . . . . . . . . . 10 (𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷)) → ¬ 𝑟 ∈ (0...𝐷))
4443adantl 277 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → ¬ 𝑟 ∈ (0...𝐷))
45 eldifi 3351 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷)) → 𝑟 ∈ (0...𝑀))
4645adantl 277 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ (0...𝑀))
47 elfznn0 10504 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑟 ∈ (0...𝑀) → 𝑟 ∈ ℕ0)
4846, 47syl 14 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ ℕ0)
49 nn0split 10526 . . . . . . . . . . . . . 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 2317 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ ((0...𝐷) ∪ (ℤ‘(𝐷 + 1))))
53 elun 3370 . . . . . . . . . . 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 741 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1)) ∨ 𝑟 ∈ (0...𝐷)))
5644, 55ecased 1390 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1)))
57 plycoeid3.z . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) = {0})
58 eqimss 3302 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) = {0} → (𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) ⊆ {0})
5957, 58syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) ⊆ {0})
6016ffund 5535 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → Fun 𝐴)
61 peano2nn0 9586 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐷 ∈ ℕ0 → (𝐷 + 1) ∈ ℕ0)
6213, 61syl 14 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐷 + 1) ∈ ℕ0)
63 nn0uz 9940 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 = (ℤ‘0)
6462, 63eleqtrdi 2331 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐷 + 1) ∈ (ℤ‘0))
65 uzss 9926 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐷 + 1) ∈ (ℤ‘0) → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ (ℤ‘0))
6664, 65syl 14 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ (ℤ‘0))
6766, 63sseqtrrdi 3297 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ ℕ0)
6816fdmd 5538 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → dom 𝐴 = ℕ0)
6967, 68sseqtrrd 3287 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ dom 𝐴)
70 funimass4 5750 . . . . . . . . . . 11 ((Fun 𝐴 ∧ (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ dom 𝐴) → ((𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) ⊆ {0} ↔ ∀𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1))(𝐴𝑟) ∈ {0}))
7160, 69, 70syl2anc 415 . . . . . . . . . 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 2638 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1))) → (𝐴𝑟) ∈ {0})
7456, 73syldan 282 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝐴𝑟) ∈ {0})
75 elsni 3726 . . . . . . 7 ((𝐴𝑟) ∈ {0} → (𝐴𝑟) = 0)
7674, 75syl 14 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝐴𝑟) = 0)
7776oveq1d 6094 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = (0 · (𝑋𝑟)))
787adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑋 ∈ ℂ)
7978, 48expcld 11094 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝑋𝑟) ∈ ℂ)
8079mul02d 8713 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (0 · (𝑋𝑟)) = 0)
8177, 80eqtrd 2271 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = 0)
82 elfzelz 10411 . . . . . . 7 (𝑝 ∈ (0...𝑀) → 𝑝 ∈ ℤ)
8382adantl 277 . . . . . 6 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → 𝑝 ∈ ℤ)
84 0zd 9639 . . . . . 6 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → 0 ∈ ℤ)
8514adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → 𝐷 ∈ ℤ)
86 fzdcel 10427 . . . . . 6 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → DECID 𝑝 ∈ (0...𝐷))
8783, 84, 85, 86syl3anc 1278 . . . . 5 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → DECID 𝑝 ∈ (0...𝐷))
8887ralrimiva 2623 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑝 ∈ (0...𝑀)DECID 𝑝 ∈ (0...𝐷))
89 eluzelz 9914 . . . . . 6 (𝑀 ∈ (ℤ𝐷) → 𝑀 ∈ ℤ)
9033, 89syl 14 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
9112, 90fzfigd 10851 . . . 4 (𝜑 → (0...𝑀) ∈ Fin)
9235, 42, 81, 88, 91fisumss 12142 . . 3 (𝜑 → Σ𝑟 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = Σ𝑟 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
9332, 92eqtrd 2271 . 2 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑟 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
94 fveq2 5693 . . . 4 (𝑟 = 𝑗 → (𝐴𝑟) = (𝐴𝑗))
95 oveq2 6087 . . . 4 (𝑟 = 𝑗 → (𝑋𝑟) = (𝑋𝑗))
9694, 95oveq12d 6097 . . 3 (𝑟 = 𝑗 → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = ((𝐴𝑗) · (𝑋𝑗)))
9796cbvsumv 12110 . 2 Σ𝑟 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑗) · (𝑋𝑗))
9893, 97eqtrdi 2287 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 720  DECID wdc 846   = wceq 1402  wcel 2209  wral 2528  cdif 3217  cun 3218  wss 3220  {csn 3708  cmpt 4190  dom cdm 4772  cima 4775  Fun wfun 5369  wf 5371  cfv 5375  (class class class)co 6079  cc 8171  0cc0 8173  1c1 8174   + caddc 8176   · cmul 8178  0cn0 9546  cz 9627  cuz 9904  ...cfz 10394  cexp 10958  Σcsu 12102
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 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4244  ax-sep 4247  ax-nul 4257  ax-pow 4309  ax-pr 4344  ax-un 4576  ax-setind 4682  ax-iinf 4733  ax-cnex 8264  ax-resscn 8265  ax-1cn 8266  ax-1re 8267  ax-icn 8268  ax-addcl 8269  ax-addrcl 8270  ax-mulcl 8271  ax-mulrcl 8272  ax-addcom 8273  ax-mulcom 8274  ax-addass 8275  ax-mulass 8276  ax-distr 8277  ax-i2m1 8278  ax-0lt1 8279  ax-1rid 8280  ax-0id 8281  ax-rnegex 8282  ax-precex 8283  ax-cnre 8284  ax-pre-ltirr 8285  ax-pre-ltwlin 8286  ax-pre-lttrn 8287  ax-pre-apti 8288  ax-pre-ltadd 8289  ax-pre-mulgt0 8290  ax-pre-mulext 8291  ax-arch 8292  ax-caucvg 8293
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3714  df-pr 3715  df-op 3717  df-uni 3934  df-int 3969  df-iun 4012  df-br 4129  df-opab 4191  df-mpt 4192  df-tr 4228  df-id 4436  df-po 4439  df-iso 4440  df-iord 4509  df-on 4511  df-ilim 4512  df-suc 4514  df-iom 4736  df-xp 4778  df-rel 4779  df-cnv 4780  df-co 4781  df-dm 4782  df-rn 4783  df-res 4784  df-ima 4785  df-iota 5335  df-fun 5377  df-fn 5378  df-f 5379  df-f1 5380  df-fo 5381  df-f1o 5382  df-fv 5383  df-isom 5384  df-riota 6032  df-ov 6082  df-oprab 6083  df-mpo 6084  df-1st 6368  df-2nd 6369  df-recs 6570  df-irdg 6635  df-frec 6656  df-1o 6681  df-oadd 6685  df-er 6801  df-en 7017  df-dom 7018  df-fin 7019  df-pnf 8356  df-mnf 8357  df-xr 8358  df-ltxr 8359  df-le 8360  df-sub 8493  df-neg 8494  df-reap 8897  df-ap 8904  df-div 8997  df-inn 9288  df-2 9346  df-3 9347  df-4 9348  df-n0 9547  df-z 9628  df-uz 9905  df-q 10003  df-rp 10038  df-fz 10395  df-fzo 10533  df-seqfrec 10868  df-exp 10959  df-ihash 11198  df-cj 11590  df-re 11591  df-im 11592  df-rsqrt 11747  df-abs 11748  df-clim 12028  df-sumdc 12103
This theorem is referenced by:  dvply2g  15850
  Copyright terms: Public domain W3C validator