Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  algextdeglem6 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem algextdeglem6 34176
Description: Lemma for algextdeg 34179. By r1pquslmic 33964, the univariate polynomial remainder ring (𝐻s 𝑃) is isomorphic with the quotient ring 𝑄. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Apr-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
algextdeg.k 𝐾 = (𝐸s 𝐹)
algextdeg.l 𝐿 = (𝐸s (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})))
algextdeg.d 𝐷 = (deg1𝐸)
algextdeg.m 𝑀 = (𝐸 minPoly 𝐹)
algextdeg.f (𝜑𝐸 ∈ Field)
algextdeg.e (𝜑𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸))
algextdeg.a (𝜑𝐴 ∈ (𝐸 IntgRing 𝐹))
algextdeglem.o 𝑂 = (𝐸 evalSub1 𝐹)
algextdeglem.y 𝑃 = (Poly1𝐾)
algextdeglem.u 𝑈 = (Base‘𝑃)
algextdeglem.g 𝐺 = (𝑝𝑈 ↦ ((𝑂𝑝)‘𝐴))
algextdeglem.n 𝑁 = (𝑥𝑈 ↦ [𝑥](𝑃 ~QG 𝑍))
algextdeglem.z 𝑍 = (𝐺 “ {(0g𝐿)})
algextdeglem.q 𝑄 = (𝑃 /s (𝑃 ~QG 𝑍))
algextdeglem.j 𝐽 = (𝑝 ∈ (Base‘𝑄) ↦ (𝐺𝑝))
algextdeglem.r 𝑅 = (rem1p𝐾)
algextdeglem.h 𝐻 = (𝑝𝑈 ↦ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)))
Assertion
Ref Expression
algextdeglem6 (𝜑 → (dim‘𝑄) = (dim‘(𝐻s 𝑃)))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑝   𝐸,𝑝   𝐹,𝑝,𝑥   𝐺,𝑝,𝑥   𝐻,𝑝   𝐽,𝑝,𝑥   𝐾,𝑝   𝐿,𝑝,𝑥   𝑀,𝑝   𝑥,𝑁   𝑂,𝑝   𝑃,𝑝,𝑥   𝑄,𝑝,𝑥   𝑅,𝑝   𝑈,𝑝,𝑥   𝑍,𝑝,𝑥   𝜑,𝑝,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥)   𝐷(𝑥, 𝑝)   𝑅(𝑥)   𝐸(𝑥)   𝐻(𝑥)   𝐾(𝑥)   𝑀(𝑥)   𝑁(𝑝)   𝑂(𝑥)

Proof of Theorem algextdeglem6
StepHypRef Expression
1 algextdeglem.q . . . 4 𝑄 = (𝑃 /s (𝑃 ~QG 𝑍))
2 algextdeg.k . . . . . . . 8 𝐾 = (𝐸s 𝐹)
3 algextdeg.l . . . . . . . 8 𝐿 = (𝐸s (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})))
4 algextdeg.d . . . . . . . 8 𝐷 = (deg1𝐸)
5 algextdeg.m . . . . . . . 8 𝑀 = (𝐸 minPoly 𝐹)
6 algextdeg.f . . . . . . . 8 (𝜑𝐸 ∈ Field)
7 algextdeg.e . . . . . . . 8 (𝜑𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸))
8 algextdeg.a . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ (𝐸 IntgRing 𝐹))
9 algextdeglem.o . . . . . . . 8 𝑂 = (𝐸 evalSub1 𝐹)
10 algextdeglem.y . . . . . . . 8 𝑃 = (Poly1𝐾)
11 algextdeglem.u . . . . . . . 8 𝑈 = (Base‘𝑃)
12 algextdeglem.g . . . . . . . 8 𝐺 = (𝑝𝑈 ↦ ((𝑂𝑝)‘𝐴))
13 algextdeglem.n . . . . . . . 8 𝑁 = (𝑥𝑈 ↦ [𝑥](𝑃 ~QG 𝑍))
14 algextdeglem.z . . . . . . . 8 𝑍 = (𝐺 “ {(0g𝐿)})
15 algextdeglem.j . . . . . . . 8 𝐽 = (𝑝 ∈ (Base‘𝑄) ↦ (𝐺𝑝))
162, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 1, 15algextdeglem5 34175 . . . . . . 7 (𝜑𝑍 = ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}))
17 sdrgsubrg 20944 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸) → 𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸))
187, 17syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸))
192subrgring 20723 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸) → 𝐾 ∈ Ring)
2018, 19syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐾 ∈ Ring)
2110ply1ring 22457 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
2220, 21syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑𝑃 ∈ Ring)
232fveq2i 6888 . . . . . . . . . . 11 (Poly1𝐾) = (Poly1‘(𝐸s 𝐹))
2410, 23eqtri 2788 . . . . . . . . . 10 𝑃 = (Poly1‘(𝐸s 𝐹))
25 eqid 2765 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝐸) = (Base‘𝐸)
26 eqid 2765 . . . . . . . . . . . 12 (0g𝐸) = (0g𝐸)
276fldcrngd 20892 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐸 ∈ CRing)
289, 2, 25, 26, 27, 18irngssv 34142 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐸 IntgRing 𝐹) ⊆ (Base‘𝐸))
2928, 8sseldd 3939 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ (Base‘𝐸))
30 eqid 2765 . . . . . . . . . 10 {𝑝 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑝)‘𝐴) = (0g𝐸)} = {𝑝 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑝)‘𝐴) = (0g𝐸)}
31 eqid 2765 . . . . . . . . . 10 (RSpan‘𝑃) = (RSpan‘𝑃)
32 eqid 2765 . . . . . . . . . 10 (idlGen1p‘(𝐸s 𝐹)) = (idlGen1p‘(𝐸s 𝐹))
339, 24, 25, 6, 7, 29, 26, 30, 31, 32, 5minplycl 34160 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ (Base‘𝑃))
3433, 11eleqtrrdi 2876 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ 𝑈)
35 eqid 2765 . . . . . . . . 9 (∥r𝑃) = (∥r𝑃)
3611, 31, 35rspsn 21551 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ Ring ∧ (𝑀𝐴) ∈ 𝑈) → ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}) = {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝})
3722, 34, 36syl2anc 596 . . . . . . 7 (𝜑 → ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}) = {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝})
38 nfv 1947 . . . . . . . . 9 𝑝𝜑
39 nfab1 2929 . . . . . . . . 9 𝑝{𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝}
40 nfrab1 3438 . . . . . . . . 9 𝑝{𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)}
4111, 35dvdsrcl2 20494 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ Ring ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝) → 𝑝𝑈)
4241ex 418 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑃 ∈ Ring → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝𝑝𝑈))
4342pm4.71rd 572 . . . . . . . . . . . 12 (𝑃 ∈ Ring → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝)))
4422, 43syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝)))
4520adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → 𝐾 ∈ Ring)
46 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → 𝑝𝑈)
47 eqid 2765 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (0g‘(Poly1𝐸)) = (0g‘(Poly1𝐸))
482fveq2i 6888 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Monic1p𝐾) = (Monic1p‘(𝐸s 𝐹))
4947, 6, 7, 5, 8, 48minplym1p 34167 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ (Monic1p𝐾))
50 eqid 2765 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Unic1p𝐾) = (Unic1p𝐾)
51 eqid 2765 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Monic1p𝐾) = (Monic1p𝐾)
5250, 51mon1puc1p 26359 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐾 ∈ Ring ∧ (𝑀𝐴) ∈ (Monic1p𝐾)) → (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾))
5320, 49, 52syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾))
5453adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾))
55 eqid 2765 . . . . . . . . . . . . . . 15 (0g𝑃) = (0g𝑃)
56 algextdeglem.r . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑅 = (rem1p𝐾)
5710, 35, 11, 50, 55, 56dvdsr1p 26372 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐾 ∈ Ring ∧ 𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾)) → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) = (0g𝑃)))
5845, 46, 54, 57syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑝𝑈) → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) = (0g𝑃)))
59 ovexd 7454 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑝𝑈) → (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) ∈ V)
60 algextdeglem.h . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐻 = (𝑝𝑈 ↦ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)))
6160fvmpt2 7005 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑝𝑈 ∧ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) ∈ V) → (𝐻𝑝) = (𝑝𝑅(𝑀𝐴)))
6246, 59, 61syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → (𝐻𝑝) = (𝑝𝑅(𝑀𝐴)))
6362eqeq1d 2767 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑝𝑈) → ((𝐻𝑝) = (0g𝑃) ↔ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) = (0g𝑃)))
6458, 63bitr4d 285 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑝𝑈) → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)))
6564pm5.32da 590 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝) ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝐻𝑝) = (0g𝑃))))
6644, 65bitrd 282 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝐻𝑝) = (0g𝑃))))
67 abid 2747 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} ↔ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝)
68 rabid 3439 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)} ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)))
6966, 67, 683bitr4g 317 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑝 ∈ {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} ↔ 𝑝 ∈ {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)}))
7038, 39, 40, 69eqrd 3957 . . . . . . . 8 (𝜑 → {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} = {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)})
7138, 59, 60fnmptd 6680 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐻 Fn 𝑈)
72 fniniseg2 7061 . . . . . . . . 9 (𝐻 Fn 𝑈 → (𝐻 “ {(0g𝑃)}) = {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)})
7371, 72syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐻 “ {(0g𝑃)}) = {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)})
7470, 73eqtr4d 2803 . . . . . . 7 (𝜑 → {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} = (𝐻 “ {(0g𝑃)}))
7516, 37, 743eqtrd 2804 . . . . . 6 (𝜑𝑍 = (𝐻 “ {(0g𝑃)}))
7675oveq2d 7435 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃 ~QG 𝑍) = (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)})))
7776oveq2d 7435 . . . 4 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG 𝑍)) = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))))
781, 77eqtrid 2812 . . 3 (𝜑𝑄 = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))))
79 eqid 2765 . . . 4 (𝐻 “ {(0g𝑃)}) = (𝐻 “ {(0g𝑃)})
80 eqid 2765 . . . 4 (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))) = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)})))
8110, 11, 56, 50, 60, 20, 53, 55, 79, 80r1pquslmic 33964 . . 3 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))) ≃𝑚 (𝐻s 𝑃))
8278, 81eqbrtrd 5135 . 2 (𝜑𝑄𝑚 (𝐻s 𝑃))
832, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 1, 15algextdeglem3 34173 . 2 (𝜑𝑄 ∈ LVec)
8482, 83lmicdim 34059 1 (𝜑 → (dim‘𝑄) = (dim‘(𝐻s 𝑃)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wb 209  wa 401   = wceq 1570  wcel 2146  {cab 2743  {crab 3418  Vcvv 3457  cun 3904  {csn 4591   cuni 4874   class class class wbr 5111  cmpt 5194  ccnv 5662  dom cdm 5663  cima 5666   Fn wfn 6535  cfv 6540  (class class class)co 7419  [cec 8698  Basecbs 17291  s cress 17312  0gc0g 17514  s cimas 17580   /s cqus 17581   ~QG cqg 19232  Ringcrg 20359  rcdsr 20482  SubRingcsubrg 20718  Fieldcfield 20878  SubDRingcsdrg 20939  𝑚 clmic 21192  RSpancrsp 21381  Poly1cpl1 22387   evalSub1 ces1 22523  deg1cdg1 26262  Monic1pcmn1 26334  Unic1pcuc1p 26335  rem1pcr1p 26337  idlGen1pcig1p 26338   fldGen cfldgen 33695  dimcldim 34053   IntgRing cirng 34137   minPoly cminply 34153
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-reg 9561  ax-inf2 9617  ax-ac2 10462  ax-cnex 11171  ax-resscn 11172  ax-1cn 11173  ax-icn 11174  ax-addcl 11175  ax-addrcl 11176  ax-mulcl 11177  ax-mulrcl 11178  ax-mulcom 11179  ax-addass 11180  ax-mulass 11181  ax-distr 11182  ax-i2m1 11183  ax-1ne0 11184  ax-1rid 11185  ax-rnegex 11186  ax-rrecex 11187  ax-cnre 11188  ax-pre-lttri 11189  ax-pre-lttrn 11190  ax-pre-ltadd 11191  ax-pre-mulgt0 11192  ax-pre-sup 11193  ax-addf 11194
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-iin 4961  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-of 7684  df-ofr 7685  df-rpss 7730  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-supp 8163  df-tpos 8228  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-2o 8460  df-oadd 8463  df-er 8700  df-ec 8702  df-qs 8706  df-map 8832  df-pm 8833  df-ixp 8902  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-fin 8953  df-fsupp 9329  df-sup 9409  df-inf 9410  df-oi 9479  df-r1 9743  df-rank 9744  df-scott 9865  df-dju 9903  df-card 9941  df-acn 9944  df-ac 10116  df-pnf 11260  df-mnf 11261  df-xr 11262  df-ltxr 11263  df-le 11264  df-sub 11458  df-neg 11459  df-nn 12249  df-2 12318  df-3 12319  df-4 12320  df-5 12321  df-6 12322  df-7 12323  df-8 12324  df-9 12325  df-n0 12520  df-xnn0 12593  df-z 12607  df-dec 12728  df-uz 12879  df-fz 13552  df-fzo 13700  df-seq 14056  df-hash 14385  df-struct 17229  df-sets 17246  df-slot 17264  df-ndx 17276  df-base 17292  df-ress 17313  df-plusg 17345  df-mulr 17346  df-starv 17347  df-sca 17348  df-vsca 17349  df-ip 17350  df-tset 17351  df-ple 17352  df-ocomp 17353  df-ds 17354  df-unif 17355  df-hom 17356  df-cco 17357  df-0g 17516  df-gsum 17517  df-prds 17522  df-pws 17524  df-imas 17584  df-qus 17585  df-mre 17660  df-mrc 17661  df-mri 17662  df-acs 17663  df-proset 18372  df-drs 18373  df-poset 18391  df-ipo 18606  df-mgm 18720  df-sgrp 18809  df-mnd 18825  df-mhm 18878  df-submnd 18879  df-grp 19047  df-minusg 19048  df-sbg 19049  df-mulg 19178  df-subg 19233  df-nsg 19234  df-eqg 19235  df-ghm 19328  df-gim 19373  df-cntz 19431  df-cmn 19896  df-abl 19897  df-mgp 20261  df-rng 20275  df-ur 20308  df-srg 20313  df-ring 20361  df-cring 20362  df-oppr 20465  df-dvdsr 20485  df-unit 20486  df-invr 20516  df-dvr 20529  df-rhm 20600  df-subrng 20695  df-subrg 20719  df-rlreg 20843  df-drng 20879  df-field 20880  df-sdrg 20940  df-lmod 21033  df-lss 21103  df-lsp 21143  df-lmhm 21193  df-lmim 21194  df-lmic 21195  df-lbs 21246  df-lvec 21274  df-sra 21344  df-rgmod 21345  df-lidl 21382  df-rsp 21383  df-cnfld 21573  df-lindf 22006  df-linds 22007  df-assa 22053  df-asp 22054  df-ascl 22055  df-psr 22109  df-mvr 22110  df-mpl 22111  df-opsr 22113  df-evls 22275  df-evl 22276  df-psr1 22390  df-vr1 22391  df-ply1 22392  df-coe1 22393  df-evls1 22525  df-evl1 22526  df-mdeg 26263  df-deg1 26264  df-mon1 26339  df-uc1p 26340  df-q1p 26341  df-r1p 26342  df-ig1p 26343  df-fldgen 33696  df-dim 34054  df-irng 34138  df-minply 34154
This theorem is used by:  algextdeg  34179
  Copyright terms: Public domain W3C validator