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 34112
Description: Lemma for algextdeg 34115. By r1pquslmic 33900, 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 34111 . . . . . . 7 (𝜑𝑍 = ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}))
17 sdrgsubrg 20894 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸) → 𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸))
187, 17syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸))
192subrgring 20673 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸) → 𝐾 ∈ Ring)
2018, 19syl 18 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐾 ∈ Ring)
2110ply1ring 22407 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
2220, 21syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑𝑃 ∈ Ring)
232fveq2i 6884 . . . . . . . . . . 11 (Poly1𝐾) = (Poly1‘(𝐸s 𝐹))
2410, 23eqtri 2786 . . . . . . . . . 10 𝑃 = (Poly1‘(𝐸s 𝐹))
25 eqid 2763 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝐸) = (Base‘𝐸)
26 eqid 2763 . . . . . . . . . . . 12 (0g𝐸) = (0g𝐸)
276fldcrngd 20842 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐸 ∈ CRing)
289, 2, 25, 26, 27, 18irngssv 34078 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐸 IntgRing 𝐹) ⊆ (Base‘𝐸))
2928, 8sseldd 3938 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ (Base‘𝐸))
30 eqid 2763 . . . . . . . . . 10 {𝑝 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑝)‘𝐴) = (0g𝐸)} = {𝑝 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑝)‘𝐴) = (0g𝐸)}
31 eqid 2763 . . . . . . . . . 10 (RSpan‘𝑃) = (RSpan‘𝑃)
32 eqid 2763 . . . . . . . . . 10 (idlGen1p‘(𝐸s 𝐹)) = (idlGen1p‘(𝐸s 𝐹))
339, 24, 25, 6, 7, 29, 26, 30, 31, 32, 5minplycl 34096 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ (Base‘𝑃))
3433, 11eleqtrrdi 2874 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ 𝑈)
35 eqid 2763 . . . . . . . . 9 (∥r𝑃) = (∥r𝑃)
3611, 31, 35rspsn 21501 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ Ring ∧ (𝑀𝐴) ∈ 𝑈) → ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}) = {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝})
3722, 34, 36syl2anc 595 . . . . . . 7 (𝜑 → ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}) = {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝})
38 nfv 1944 . . . . . . . . 9 𝑝𝜑
39 nfab1 2927 . . . . . . . . 9 𝑝{𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝}
40 nfrab1 3436 . . . . . . . . 9 𝑝{𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)}
4111, 35dvdsrcl2 20444 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ Ring ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝) → 𝑝𝑈)
4241ex 417 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑃 ∈ Ring → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝𝑝𝑈))
4342pm4.71rd 571 . . . . . . . . . . . 12 (𝑃 ∈ Ring → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝)))
4422, 43syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝)))
4520adantr 485 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → 𝐾 ∈ Ring)
46 simpr 489 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → 𝑝𝑈)
47 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (0g‘(Poly1𝐸)) = (0g‘(Poly1𝐸))
482fveq2i 6884 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Monic1p𝐾) = (Monic1p‘(𝐸s 𝐹))
4947, 6, 7, 5, 8, 48minplym1p 34103 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ (Monic1p𝐾))
50 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Unic1p𝐾) = (Unic1p𝐾)
51 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Monic1p𝐾) = (Monic1p𝐾)
5250, 51mon1puc1p 26308 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐾 ∈ Ring ∧ (𝑀𝐴) ∈ (Monic1p𝐾)) → (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾))
5320, 49, 52syl2anc 595 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾))
5453adantr 485 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾))
55 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . 15 (0g𝑃) = (0g𝑃)
56 algextdeglem.r . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑅 = (rem1p𝐾)
5710, 35, 11, 50, 55, 56dvdsr1p 26321 . . . . . . . . . . . . . 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 7445 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑝𝑈) → (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) ∈ V)
60 algextdeglem.h . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐻 = (𝑝𝑈 ↦ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)))
6160fvmpt2 7001 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑝𝑈 ∧ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) ∈ V) → (𝐻𝑝) = (𝑝𝑅(𝑀𝐴)))
6246, 59, 61syl2anc 595 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → (𝐻𝑝) = (𝑝𝑅(𝑀𝐴)))
6362eqeq1d 2765 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑝𝑈) → ((𝐻𝑝) = (0g𝑃) ↔ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) = (0g𝑃)))
6458, 63bitr4d 285 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑝𝑈) → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)))
6564pm5.32da 589 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝) ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝐻𝑝) = (0g𝑃))))
6644, 65bitrd 282 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝐻𝑝) = (0g𝑃))))
67 abid 2745 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} ↔ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝)
68 rabid 3437 . . . . . . . . . 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 3956 . . . . . . . 8 (𝜑 → {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} = {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)})
7138, 59, 60fnmptd 6676 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐻 Fn 𝑈)
72 fniniseg2 7057 . . . . . . . . 9 (𝐻 Fn 𝑈 → (𝐻 “ {(0g𝑃)}) = {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)})
7371, 72syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐻 “ {(0g𝑃)}) = {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)})
7470, 73eqtr4d 2801 . . . . . . 7 (𝜑 → {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} = (𝐻 “ {(0g𝑃)}))
7516, 37, 743eqtrd 2802 . . . . . 6 (𝜑𝑍 = (𝐻 “ {(0g𝑃)}))
7675oveq2d 7426 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃 ~QG 𝑍) = (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)})))
7776oveq2d 7426 . . . 4 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG 𝑍)) = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))))
781, 77eqtrid 2810 . . 3 (𝜑𝑄 = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))))
79 eqid 2763 . . . 4 (𝐻 “ {(0g𝑃)}) = (𝐻 “ {(0g𝑃)})
80 eqid 2763 . . . 4 (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))) = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)})))
8110, 11, 56, 50, 60, 20, 53, 55, 79, 80r1pquslmic 33900 . . 3 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))) ≃𝑚 (𝐻s 𝑃))
8278, 81eqbrtrd 5133 . 2 (𝜑𝑄𝑚 (𝐻s 𝑃))
832, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 1, 15algextdeglem3 34109 . 2 (𝜑𝑄 ∈ LVec)
8482, 83lmicdim 33995 1 (𝜑 → (dim‘𝑄) = (dim‘(𝐻s 𝑃)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 400   = wceq 1570  wcel 2143  {cab 2741  {crab 3416  Vcvv 3455  cun 3903  {csn 4589   cuni 4872   class class class wbr 5109  cmpt 5192  ccnv 5660  dom cdm 5661  cima 5664   Fn wfn 6531  cfv 6536  (class class class)co 7410  [cec 8688  Basecbs 17264  s cress 17285  0gc0g 17487  s cimas 17553   /s cqus 17554   ~QG cqg 19183  Ringcrg 20310  rcdsr 20432  SubRingcsubrg 20668  Fieldcfield 20828  SubDRingcsdrg 20889  𝑚 clmic 21142  RSpancrsp 21331  Poly1cpl1 22337   evalSub1 ces1 22473  deg1cdg1 26211  Monic1pcmn1 26283  Unic1pcuc1p 26284  rem1pcr1p 26286  idlGen1pcig1p 26287   fldGen cfldgen 33631  dimcldim 33989   IntgRing cirng 34073   minPoly cminply 34089
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-reg 9550  ax-inf2 9606  ax-ac2 10442  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172  ax-pre-sup 11173  ax-addf 11174
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-ofr 7675  df-rpss 7720  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-supp 8153  df-tpos 8218  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-oadd 8453  df-er 8690  df-ec 8692  df-qs 8696  df-map 8822  df-pm 8823  df-ixp 8892  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9318  df-sup 9398  df-inf 9399  df-oi 9468  df-r1 9732  df-rank 9733  df-dju 9883  df-card 9921  df-acn 9924  df-ac 10096  df-pnf 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-nn 12229  df-2 12298  df-3 12299  df-4 12300  df-5 12301  df-6 12302  df-7 12303  df-8 12304  df-9 12305  df-n0 12500  df-xnn0 12573  df-z 12587  df-dec 12707  df-uz 12858  df-fz 13531  df-fzo 13679  df-seq 14034  df-hash 14363  df-struct 17202  df-sets 17219  df-slot 17237  df-ndx 17249  df-base 17265  df-ress 17286  df-plusg 17318  df-mulr 17319  df-starv 17320  df-sca 17321  df-vsca 17322  df-ip 17323  df-tset 17324  df-ple 17325  df-ocomp 17326  df-ds 17327  df-unif 17328  df-hom 17329  df-cco 17330  df-0g 17489  df-gsum 17490  df-prds 17495  df-pws 17497  df-imas 17557  df-qus 17558  df-mre 17633  df-mrc 17634  df-mri 17635  df-acs 17636  df-proset 18345  df-drs 18346  df-poset 18364  df-ipo 18579  df-mgm 18693  df-sgrp 18772  df-mnd 18788  df-mhm 18836  df-submnd 18837  df-grp 18998  df-minusg 18999  df-sbg 19000  df-mulg 19129  df-subg 19184  df-nsg 19185  df-eqg 19186  df-ghm 19279  df-gim 19324  df-cntz 19382  df-cmn 19847  df-abl 19848  df-mgp 20212  df-rng 20226  df-ur 20259  df-srg 20264  df-ring 20312  df-cring 20313  df-oppr 20415  df-dvdsr 20435  df-unit 20436  df-invr 20466  df-dvr 20479  df-rhm 20550  df-subrng 20645  df-subrg 20669  df-rlreg 20793  df-drng 20829  df-field 20830  df-sdrg 20890  df-lmod 20983  df-lss 21053  df-lsp 21093  df-lmhm 21143  df-lmim 21144  df-lmic 21145  df-lbs 21196  df-lvec 21224  df-sra 21294  df-rgmod 21295  df-lidl 21332  df-rsp 21333  df-cnfld 21523  df-lindf 21956  df-linds 21957  df-assa 22003  df-asp 22004  df-ascl 22005  df-psr 22059  df-mvr 22060  df-mpl 22061  df-opsr 22063  df-evls 22225  df-evl 22226  df-psr1 22340  df-vr1 22341  df-ply1 22342  df-coe1 22343  df-evls1 22475  df-evl1 22476  df-mdeg 26212  df-deg1 26213  df-mon1 26288  df-uc1p 26289  df-q1p 26290  df-r1p 26291  df-ig1p 26292  df-fldgen 33632  df-dim 33990  df-irng 34074  df-minply 34090
This theorem is referenced by:  algextdeg  34115
  Copyright terms: Public domain W3C validator