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

Theorem plycoeid3 15484
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 5641 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹𝑋) = ((𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))‘𝑋))
3 eqid 2231 . . . . . 6 (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))
4 oveq1 6025 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑋 → (𝑧𝑘) = (𝑋𝑘))
54oveq2d 6034 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑋 → ((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)) = ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
65sumeq2sdv 11932 . . . . . 6 (𝑧 = 𝑋 → Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
7 plycoeid3.x . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
8 fveq2 5639 . . . . . . . . 9 (𝑞 = 𝑘 → (𝐴𝑞) = (𝐴𝑘))
9 oveq2 6026 . . . . . . . . 9 (𝑞 = 𝑘 → (𝑋𝑞) = (𝑋𝑘))
108, 9oveq12d 6036 . . . . . . . 8 (𝑞 = 𝑘 → ((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) = ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
1110cbvsumv 11923 . . . . . . 7 Σ𝑞 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘))
12 0zd 9491 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
13 plycoeid3.d . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐷 ∈ ℕ0)
1413nn0zd 9600 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐷 ∈ ℤ)
1512, 14fzfigd 10694 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0...𝐷) ∈ Fin)
16 plycoeid3.a . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐴:ℕ0⟶ℂ)
1716adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
18 elfznn0 10349 . . . . . . . . . . 11 (𝑞 ∈ (0...𝐷) → 𝑞 ∈ ℕ0)
1918adantl 277 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → 𝑞 ∈ ℕ0)
2017, 19ffvelcdmd 5783 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → (𝐴𝑞) ∈ ℂ)
217adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → 𝑋 ∈ ℂ)
2221, 19expcld 10936 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → (𝑋𝑞) ∈ ℂ)
2320, 22mulcld 8200 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑞 ∈ (0...𝐷)) → ((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) ∈ ℂ)
2415, 23fsumcl 11963 . . . . . . 7 (𝜑 → Σ𝑞 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑞) · (𝑋𝑞)) ∈ ℂ)
2511, 24eqeltrrid 2319 . . . . . 6 (𝜑 → Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) ∈ ℂ)
263, 6, 7, 25fvmptd3 5740 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))‘𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
272, 26eqtrd 2264 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
28 fveq2 5639 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑟 → (𝐴𝑘) = (𝐴𝑟))
29 oveq2 6026 . . . . . 6 (𝑘 = 𝑟 → (𝑋𝑘) = (𝑋𝑟))
3028, 29oveq12d 6036 . . . . 5 (𝑘 = 𝑟 → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
3130cbvsumv 11923 . . . 4 Σ𝑘 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = Σ𝑟 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟))
3227, 31eqtrdi 2280 . . 3 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑟 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
33 plycoeid3.m . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ (ℤ𝐷))
34 fzss2 10299 . . . . 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 10349 . . . . . . 7 (𝑟 ∈ (0...𝐷) → 𝑟 ∈ ℕ0)
3837adantl 277 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → 𝑟 ∈ ℕ0)
3936, 38ffvelcdmd 5783 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → (𝐴𝑟) ∈ ℂ)
407adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → 𝑋 ∈ ℂ)
4140, 38expcld 10936 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → (𝑋𝑟) ∈ ℂ)
4239, 41mulcld 8200 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ (0...𝐷)) → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) ∈ ℂ)
43 eldifn 3330 . . . . . . . . . 10 (𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷)) → ¬ 𝑟 ∈ (0...𝐷))
4443adantl 277 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → ¬ 𝑟 ∈ (0...𝐷))
45 eldifi 3329 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷)) → 𝑟 ∈ (0...𝑀))
4645adantl 277 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ (0...𝑀))
47 elfznn0 10349 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑟 ∈ (0...𝑀) → 𝑟 ∈ ℕ0)
4846, 47syl 14 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ ℕ0)
49 nn0split 10371 . . . . . . . . . . . . . 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 2310 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑟 ∈ ((0...𝐷) ∪ (ℤ‘(𝐷 + 1))))
53 elun 3348 . . . . . . . . . . 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 3281 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) = {0} → (𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) ⊆ {0})
5957, 58syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐴 “ (ℤ‘(𝐷 + 1))) ⊆ {0})
6016ffund 5486 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → Fun 𝐴)
61 peano2nn0 9442 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐷 ∈ ℕ0 → (𝐷 + 1) ∈ ℕ0)
6213, 61syl 14 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐷 + 1) ∈ ℕ0)
63 nn0uz 9791 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 = (ℤ‘0)
6462, 63eleqtrdi 2324 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐷 + 1) ∈ (ℤ‘0))
65 uzss 9777 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐷 + 1) ∈ (ℤ‘0) → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ (ℤ‘0))
6664, 65syl 14 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ (ℤ‘0))
6766, 63sseqtrrdi 3276 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ ℕ0)
6816fdmd 5489 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → dom 𝐴 = ℕ0)
6967, 68sseqtrrd 3266 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (ℤ‘(𝐷 + 1)) ⊆ dom 𝐴)
70 funimass4 5696 . . . . . . . . . . 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 2620 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑟 ∈ (ℤ‘(𝐷 + 1))) → (𝐴𝑟) ∈ {0})
7456, 73syldan 282 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝐴𝑟) ∈ {0})
75 elsni 3687 . . . . . . 7 ((𝐴𝑟) ∈ {0} → (𝐴𝑟) = 0)
7674, 75syl 14 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝐴𝑟) = 0)
7776oveq1d 6033 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = (0 · (𝑋𝑟)))
787adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → 𝑋 ∈ ℂ)
7978, 48expcld 10936 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (𝑋𝑟) ∈ ℂ)
8079mul02d 8571 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → (0 · (𝑋𝑟)) = 0)
8177, 80eqtrd 2264 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝐷))) → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = 0)
82 elfzelz 10260 . . . . . . 7 (𝑝 ∈ (0...𝑀) → 𝑝 ∈ ℤ)
8382adantl 277 . . . . . 6 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → 𝑝 ∈ ℤ)
84 0zd 9491 . . . . . 6 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → 0 ∈ ℤ)
8514adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑𝑝 ∈ (0...𝑀)) → 𝐷 ∈ ℤ)
86 fzdcel 10275 . . . . . 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 2605 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑝 ∈ (0...𝑀)DECID 𝑝 ∈ (0...𝐷))
89 eluzelz 9765 . . . . . 6 (𝑀 ∈ (ℤ𝐷) → 𝑀 ∈ ℤ)
9033, 89syl 14 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
9112, 90fzfigd 10694 . . . 4 (𝜑 → (0...𝑀) ∈ Fin)
9235, 42, 81, 88, 91fisumss 11955 . . 3 (𝜑 → Σ𝑟 ∈ (0...𝐷)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = Σ𝑟 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
9332, 92eqtrd 2264 . 2 (𝜑 → (𝐹𝑋) = Σ𝑟 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)))
94 fveq2 5639 . . . 4 (𝑟 = 𝑗 → (𝐴𝑟) = (𝐴𝑗))
95 oveq2 6026 . . . 4 (𝑟 = 𝑗 → (𝑋𝑟) = (𝑋𝑗))
9694, 95oveq12d 6036 . . 3 (𝑟 = 𝑗 → ((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = ((𝐴𝑗) · (𝑋𝑗)))
9796cbvsumv 11923 . 2 Σ𝑟 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑟) · (𝑋𝑟)) = Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑗) · (𝑋𝑗))
9893, 97eqtrdi 2280 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 2202  wral 2510  cdif 3197  cun 3198  wss 3200  {csn 3669  cmpt 4150  dom cdm 4725  cima 4728  Fun wfun 5320  wf 5322  cfv 5326  (class class class)co 6018  cc 8030  0cc0 8032  1c1 8033   + caddc 8035   · cmul 8037  0cn0 9402  cz 9479  cuz 9755  ...cfz 10243  cexp 10801  Σcsu 11915
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 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4204  ax-sep 4207  ax-nul 4215  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-iinf 4686  ax-cnex 8123  ax-resscn 8124  ax-1cn 8125  ax-1re 8126  ax-icn 8127  ax-addcl 8128  ax-addrcl 8129  ax-mulcl 8130  ax-mulrcl 8131  ax-addcom 8132  ax-mulcom 8133  ax-addass 8134  ax-mulass 8135  ax-distr 8136  ax-i2m1 8137  ax-0lt1 8138  ax-1rid 8139  ax-0id 8140  ax-rnegex 8141  ax-precex 8142  ax-cnre 8143  ax-pre-ltirr 8144  ax-pre-ltwlin 8145  ax-pre-lttrn 8146  ax-pre-apti 8147  ax-pre-ltadd 8148  ax-pre-mulgt0 8149  ax-pre-mulext 8150  ax-arch 8151  ax-caucvg 8152
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 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-nel 2498  df-ral 2515  df-rex 2516  df-reu 2517  df-rmo 2518  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-csb 3128  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-nul 3495  df-if 3606  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-iun 3972  df-br 4089  df-opab 4151  df-mpt 4152  df-tr 4188  df-id 4390  df-po 4393  df-iso 4394  df-iord 4463  df-on 4465  df-ilim 4466  df-suc 4468  df-iom 4689  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-rn 4736  df-res 4737  df-ima 4738  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fn 5329  df-f 5330  df-f1 5331  df-fo 5332  df-f1o 5333  df-fv 5334  df-isom 5335  df-riota 5971  df-ov 6021  df-oprab 6022  df-mpo 6023  df-1st 6303  df-2nd 6304  df-recs 6471  df-irdg 6536  df-frec 6557  df-1o 6582  df-oadd 6586  df-er 6702  df-en 6910  df-dom 6911  df-fin 6912  df-pnf 8216  df-mnf 8217  df-xr 8218  df-ltxr 8219  df-le 8220  df-sub 8352  df-neg 8353  df-reap 8755  df-ap 8762  df-div 8853  df-inn 9144  df-2 9202  df-3 9203  df-4 9204  df-n0 9403  df-z 9480  df-uz 9756  df-q 9854  df-rp 9889  df-fz 10244  df-fzo 10378  df-seqfrec 10711  df-exp 10802  df-ihash 11039  df-cj 11404  df-re 11405  df-im 11406  df-rsqrt 11560  df-abs 11561  df-clim 11841  df-sumdc 11916
This theorem is referenced by:  dvply2g  15493
  Copyright terms: Public domain W3C validator