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 33691
Description: Lemma for algextdeg 33694. By r1pquslmic 33555, 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 33690 . . . . . . 7 (𝜑𝑍 = ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}))
17 sdrgsubrg 20738 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸) → 𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸))
187, 17syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸))
192subrgring 20521 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸) → 𝐾 ∈ Ring)
2018, 19syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐾 ∈ Ring)
2110ply1ring 22170 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
2220, 21syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝑃 ∈ Ring)
232fveq2i 6876 . . . . . . . . . . 11 (Poly1𝐾) = (Poly1‘(𝐸s 𝐹))
2410, 23eqtri 2757 . . . . . . . . . 10 𝑃 = (Poly1‘(𝐸s 𝐹))
25 eqid 2734 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝐸) = (Base‘𝐸)
26 eqid 2734 . . . . . . . . . . . 12 (0g𝐸) = (0g𝐸)
276fldcrngd 20689 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐸 ∈ CRing)
289, 2, 25, 26, 27, 18irngssv 33664 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐸 IntgRing 𝐹) ⊆ (Base‘𝐸))
2928, 8sseldd 3957 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ (Base‘𝐸))
30 eqid 2734 . . . . . . . . . 10 {𝑝 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑝)‘𝐴) = (0g𝐸)} = {𝑝 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑝)‘𝐴) = (0g𝐸)}
31 eqid 2734 . . . . . . . . . 10 (RSpan‘𝑃) = (RSpan‘𝑃)
32 eqid 2734 . . . . . . . . . 10 (idlGen1p‘(𝐸s 𝐹)) = (idlGen1p‘(𝐸s 𝐹))
339, 24, 25, 6, 7, 29, 26, 30, 31, 32, 5minplycl 33675 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ (Base‘𝑃))
3433, 11eleqtrrdi 2844 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ 𝑈)
35 eqid 2734 . . . . . . . . 9 (∥r𝑃) = (∥r𝑃)
3611, 31, 35rspsn 21281 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ Ring ∧ (𝑀𝐴) ∈ 𝑈) → ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}) = {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝})
3722, 34, 36syl2anc 584 . . . . . . 7 (𝜑 → ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}) = {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝})
38 nfv 1913 . . . . . . . . 9 𝑝𝜑
39 nfab1 2899 . . . . . . . . 9 𝑝{𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝}
40 nfrab1 3434 . . . . . . . . 9 𝑝{𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)}
4111, 35dvdsrcl2 20313 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ Ring ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝) → 𝑝𝑈)
4241ex 412 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑃 ∈ Ring → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝𝑝𝑈))
4342pm4.71rd 562 . . . . . . . . . . . 12 (𝑃 ∈ Ring → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝)))
4422, 43syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝)))
4520adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → 𝐾 ∈ Ring)
46 simpr 484 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → 𝑝𝑈)
47 eqid 2734 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (0g‘(Poly1𝐸)) = (0g‘(Poly1𝐸))
482fveq2i 6876 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Monic1p𝐾) = (Monic1p‘(𝐸s 𝐹))
4947, 6, 7, 5, 8, 48minplym1p 33682 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ (Monic1p𝐾))
50 eqid 2734 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Unic1p𝐾) = (Unic1p𝐾)
51 eqid 2734 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Monic1p𝐾) = (Monic1p𝐾)
5250, 51mon1puc1p 26095 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐾 ∈ Ring ∧ (𝑀𝐴) ∈ (Monic1p𝐾)) → (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾))
5320, 49, 52syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾))
5453adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾))
55 eqid 2734 . . . . . . . . . . . . . . 15 (0g𝑃) = (0g𝑃)
56 algextdeglem.r . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑅 = (rem1p𝐾)
5710, 35, 11, 50, 55, 56dvdsr1p 26108 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐾 ∈ Ring ∧ 𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴) ∈ (Unic1p𝐾)) → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) = (0g𝑃)))
5845, 46, 54, 57syl3anc 1372 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑝𝑈) → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) = (0g𝑃)))
59 ovexd 7435 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑝𝑈) → (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) ∈ V)
60 algextdeglem.h . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐻 = (𝑝𝑈 ↦ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)))
6160fvmpt2 6994 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑝𝑈 ∧ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) ∈ V) → (𝐻𝑝) = (𝑝𝑅(𝑀𝐴)))
6246, 59, 61syl2anc 584 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑝𝑈) → (𝐻𝑝) = (𝑝𝑅(𝑀𝐴)))
6362eqeq1d 2736 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑝𝑈) → ((𝐻𝑝) = (0g𝑃) ↔ (𝑝𝑅(𝑀𝐴)) = (0g𝑃)))
6458, 63bitr4d 282 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑝𝑈) → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)))
6564pm5.32da 579 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑝𝑈 ∧ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝) ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝐻𝑝) = (0g𝑃))))
6644, 65bitrd 279 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝 ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝐻𝑝) = (0g𝑃))))
67 abid 2716 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} ↔ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝)
68 rabid 3435 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)} ↔ (𝑝𝑈 ∧ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)))
6966, 67, 683bitr4g 314 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑝 ∈ {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} ↔ 𝑝 ∈ {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)}))
7038, 39, 40, 69eqrd 3976 . . . . . . . 8 (𝜑 → {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} = {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)})
7138, 59, 60fnmptd 6676 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐻 Fn 𝑈)
72 fniniseg2 7049 . . . . . . . . 9 (𝐻 Fn 𝑈 → (𝐻 “ {(0g𝑃)}) = {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)})
7371, 72syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐻 “ {(0g𝑃)}) = {𝑝𝑈 ∣ (𝐻𝑝) = (0g𝑃)})
7470, 73eqtr4d 2772 . . . . . . 7 (𝜑 → {𝑝 ∣ (𝑀𝐴)(∥r𝑃)𝑝} = (𝐻 “ {(0g𝑃)}))
7516, 37, 743eqtrd 2773 . . . . . 6 (𝜑𝑍 = (𝐻 “ {(0g𝑃)}))
7675oveq2d 7416 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃 ~QG 𝑍) = (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)})))
7776oveq2d 7416 . . . 4 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG 𝑍)) = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))))
781, 77eqtrid 2781 . . 3 (𝜑𝑄 = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))))
79 eqid 2734 . . . 4 (𝐻 “ {(0g𝑃)}) = (𝐻 “ {(0g𝑃)})
80 eqid 2734 . . . 4 (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))) = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)})))
8110, 11, 56, 50, 60, 20, 53, 55, 79, 80r1pquslmic 33555 . . 3 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐻 “ {(0g𝑃)}))) ≃𝑚 (𝐻s 𝑃))
8278, 81eqbrtrd 5139 . 2 (𝜑𝑄𝑚 (𝐻s 𝑃))
832, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 1, 15algextdeglem3 33688 . 2 (𝜑𝑄 ∈ LVec)
8482, 83lmicdim 33579 1 (𝜑 → (dim‘𝑄) = (dim‘(𝐻s 𝑃)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1539  wcel 2107  {cab 2712  {crab 3413  Vcvv 3457  cun 3922  {csn 4599   cuni 4881   class class class wbr 5117  cmpt 5199  ccnv 5651  dom cdm 5652  cima 5655   Fn wfn 6523  cfv 6528  (class class class)co 7400  [cec 8712  Basecbs 17215  s cress 17238  0gc0g 17440  s cimas 17505   /s cqus 17506   ~QG cqg 19092  Ringcrg 20180  rcdsr 20301  SubRingcsubrg 20516  Fieldcfield 20677  SubDRingcsdrg 20733  𝑚 clmic 20966  RSpancrsp 21155  Poly1cpl1 22099   evalSub1 ces1 22238  deg1cdg1 25998  Monic1pcmn1 26070  Unic1pcuc1p 26071  rem1pcr1p 26073  idlGen1pcig1p 26074   fldGen cfldgen 33241  dimcldim 33573   IntgRing cirng 33659   minPoly cminply 33668
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-rep 5247  ax-sep 5264  ax-nul 5274  ax-pow 5333  ax-pr 5400  ax-un 7724  ax-reg 9599  ax-inf2 9648  ax-ac2 10470  ax-cnex 11178  ax-resscn 11179  ax-1cn 11180  ax-icn 11181  ax-addcl 11182  ax-addrcl 11183  ax-mulcl 11184  ax-mulrcl 11185  ax-mulcom 11186  ax-addass 11187  ax-mulass 11188  ax-distr 11189  ax-i2m1 11190  ax-1ne0 11191  ax-1rid 11192  ax-rnegex 11193  ax-rrecex 11194  ax-cnre 11195  ax-pre-lttri 11196  ax-pre-lttrn 11197  ax-pre-ltadd 11198  ax-pre-mulgt0 11199  ax-pre-sup 11200  ax-addf 11201
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rmo 3357  df-reu 3358  df-rab 3414  df-v 3459  df-sbc 3764  df-csb 3873  df-dif 3927  df-un 3929  df-in 3931  df-ss 3941  df-pss 3944  df-nul 4307  df-if 4499  df-pw 4575  df-sn 4600  df-pr 4602  df-tp 4604  df-op 4606  df-uni 4882  df-int 4921  df-iun 4967  df-iin 4968  df-br 5118  df-opab 5180  df-mpt 5200  df-tr 5228  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6288  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6530  df-fn 6531  df-f 6532  df-f1 6533  df-fo 6534  df-f1o 6535  df-fv 6536  df-isom 6537  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-of 7666  df-ofr 7667  df-rpss 7712  df-om 7857  df-1st 7983  df-2nd 7984  df-supp 8155  df-tpos 8220  df-frecs 8275  df-wrecs 8306  df-recs 8380  df-rdg 8419  df-1o 8475  df-2o 8476  df-oadd 8479  df-er 8714  df-ec 8716  df-qs 8720  df-map 8837  df-pm 8838  df-ixp 8907  df-en 8955  df-dom 8956  df-sdom 8957  df-fin 8958  df-fsupp 9369  df-sup 9449  df-inf 9450  df-oi 9517  df-r1 9771  df-rank 9772  df-dju 9908  df-card 9946  df-acn 9949  df-ac 10123  df-pnf 11264  df-mnf 11265  df-xr 11266  df-ltxr 11267  df-le 11268  df-sub 11461  df-neg 11462  df-nn 12234  df-2 12296  df-3 12297  df-4 12298  df-5 12299  df-6 12300  df-7 12301  df-8 12302  df-9 12303  df-n0 12495  df-xnn0 12568  df-z 12582  df-dec 12702  df-uz 12846  df-fz 13515  df-fzo 13662  df-seq 14010  df-hash 14339  df-struct 17153  df-sets 17170  df-slot 17188  df-ndx 17200  df-base 17216  df-ress 17239  df-plusg 17271  df-mulr 17272  df-starv 17273  df-sca 17274  df-vsca 17275  df-ip 17276  df-tset 17277  df-ple 17278  df-ocomp 17279  df-ds 17280  df-unif 17281  df-hom 17282  df-cco 17283  df-0g 17442  df-gsum 17443  df-prds 17448  df-pws 17450  df-imas 17509  df-qus 17510  df-mre 17585  df-mrc 17586  df-mri 17587  df-acs 17588  df-proset 18293  df-drs 18294  df-poset 18312  df-ipo 18525  df-mgm 18605  df-sgrp 18684  df-mnd 18700  df-mhm 18748  df-submnd 18749  df-grp 18906  df-minusg 18907  df-sbg 18908  df-mulg 19038  df-subg 19093  df-nsg 19094  df-eqg 19095  df-ghm 19183  df-gim 19229  df-cntz 19287  df-cmn 19750  df-abl 19751  df-mgp 20088  df-rng 20100  df-ur 20129  df-srg 20134  df-ring 20182  df-cring 20183  df-oppr 20284  df-dvdsr 20304  df-unit 20305  df-invr 20335  df-dvr 20348  df-rhm 20419  df-subrng 20493  df-subrg 20517  df-rlreg 20641  df-drng 20678  df-field 20679  df-sdrg 20734  df-lmod 20806  df-lss 20876  df-lsp 20916  df-lmhm 20967  df-lmim 20968  df-lmic 20969  df-lbs 21020  df-lvec 21048  df-sra 21118  df-rgmod 21119  df-lidl 21156  df-rsp 21157  df-cnfld 21303  df-lindf 21753  df-linds 21754  df-assa 21800  df-asp 21801  df-ascl 21802  df-psr 21856  df-mvr 21857  df-mpl 21858  df-opsr 21860  df-evls 22019  df-evl 22020  df-psr1 22102  df-vr1 22103  df-ply1 22104  df-coe1 22105  df-evls1 22240  df-evl1 22241  df-mdeg 25999  df-deg1 26000  df-mon1 26075  df-uc1p 26076  df-q1p 26077  df-r1p 26078  df-ig1p 26079  df-fldgen 33242  df-dim 33574  df-irng 33660  df-minply 33669
This theorem is referenced by:  algextdeg  33694
  Copyright terms: Public domain W3C validator