Users' Mathboxes Mathbox for Ender Ting < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  cjnpoly Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cjnpoly 47421
Description: Complex conjugation operator is not a polynomial with complex coefficients. Indeed; if it was, then multiplying 𝑥 conjugate by 𝑥 itself and adding 1 would yield a nowhere-zero non-constant polynomial, contrary to the fta 27110. (Contributed by Ender Ting, 8-Dec-2025.)
Assertion
Ref Expression
cjnpoly ¬ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)

Proof of Theorem cjnpoly
StepHypRef Expression
1 cnex 11140 . . . . . . . 8 ℂ ∈ V
2 1ex 11162 . . . . . . . . . 10 1 ∈ V
3 fconstmpt 5698 . . . . . . . . . 10 (ℂ × {1}) = (𝑥 ∈ ℂ ↦ 1)
42, 3fnmpti 6649 . . . . . . . . 9 (ℂ × {1}) Fn ℂ
5 fnresi 6635 . . . . . . . . . . . . 13 ( I ↾ ℂ) Fn ℂ
6 df-idp 26218 . . . . . . . . . . . . . 14 Xp = ( I ↾ ℂ)
76fneq1i 6603 . . . . . . . . . . . . 13 (Xp Fn ℂ ↔ ( I ↾ ℂ) Fn ℂ)
85, 7mpbir 233 . . . . . . . . . . . 12 Xp Fn ℂ
98a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → Xp Fn ℂ)
10 cjf 15103 . . . . . . . . . . . . 13 ∗:ℂ⟶ℂ
11 ffn 6676 . . . . . . . . . . . . 13 (∗:ℂ⟶ℂ → ∗ Fn ℂ)
1210, 11ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ∗ Fn ℂ
1312a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ∗ Fn ℂ)
141a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ℂ ∈ V)
15 inidm 4169 . . . . . . . . . . 11 (ℂ ∩ ℂ) = ℂ
169, 13, 14, 14, 15offn 7658 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (Xpf · ∗) Fn ℂ)
1716mptru 1557 . . . . . . . . 9 (Xpf · ∗) Fn ℂ
18 fnfvof 7662 . . . . . . . . 9 ((((ℂ × {1}) Fn ℂ ∧ (Xpf · ∗) Fn ℂ) ∧ (ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
194, 17, 18mpanl12 710 . . . . . . . 8 ((ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
201, 19mpan 698 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
212fvconst2 7173 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((ℂ × {1})‘𝑥) = 1)
2221oveq1d 7396 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)) = (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
2320, 22eqtrd 2787 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
24 fnfvof 7662 . . . . . . . . . 10 (((Xp Fn ℂ ∧ ∗ Fn ℂ) ∧ (ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
258, 12, 24mpanl12 710 . . . . . . . . 9 ((ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
261, 25mpan 698 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
276fveq1i 6853 . . . . . . . . . . 11 (Xp𝑥) = (( I ↾ ℂ)‘𝑥)
28 fvres 6871 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘𝑥) = ( I ‘𝑥))
2927, 28eqtrid 2799 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → (Xp𝑥) = ( I ‘𝑥))
30 fvi 6928 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → ( I ‘𝑥) = 𝑥)
3129, 30eqtrd 2787 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℂ → (Xp𝑥) = 𝑥)
3231oveq1d 7396 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)) = (𝑥 · (∗‘𝑥)))
3326, 32eqtrd 2787 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = (𝑥 · (∗‘𝑥)))
3433oveq2d 7397 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)) = (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
3523, 34eqtrd 2787 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
36 1red 11168 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 1 ∈ ℝ)
37 cjmulrcl 15143 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (𝑥 · (∗‘𝑥)) ∈ ℝ)
38 0lt1 11695 . . . . . . . 8 0 < 1
3938a1i 11 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 0 < 1)
40 cjmulge0 15145 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 0 ≤ (𝑥 · (∗‘𝑥)))
4136, 37, 39, 40addgtge0d 11747 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → 0 < (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
4241gt0ne0d 11737 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℂ → (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))) ≠ 0)
4335, 42eqnetrd 3014 . . . 4 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) ≠ 0)
4443neneqd 2952 . . 3 (𝑥 ∈ ℂ → ¬ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
4544nrex 3080 . 2 ¬ ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0
46 ssid 3949 . . . . 5 ℂ ⊆ ℂ
47 ax-1cn 11117 . . . . 5 1 ∈ ℂ
48 plyconst 26235 . . . . 5 ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ))
4946, 47, 48mp2an 700 . . . 4 (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ)
50 plyid 26238 . . . . . 6 ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → Xp ∈ (Poly‘ℂ))
5146, 47, 50mp2an 700 . . . . 5 Xp ∈ (Poly‘ℂ)
52 plymulcl 26250 . . . . 5 ((Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)) → (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ))
5351, 52mpan 698 . . . 4 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ))
54 plyaddcl 26249 . . . 4 (((ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ)) → ((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ))
5549, 53, 54sylancr 595 . . 3 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ))
56 dgrcl 26262 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘∗) ∈ ℕ0)
57 nn0p1nn 12506 . . . . . . 7 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → ((deg‘∗) + 1) ∈ ℕ)
58 nn0cn 12477 . . . . . . . . 9 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (deg‘∗) ∈ ℂ)
59 1cnd 11161 . . . . . . . . 9 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → 1 ∈ ℂ)
6058, 59addcomd 11371 . . . . . . . 8 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → ((deg‘∗) + 1) = (1 + (deg‘∗)))
6160eleq1d 2837 . . . . . . 7 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (((deg‘∗) + 1) ∈ ℕ ↔ (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ))
6257, 61mpbid 234 . . . . . 6 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ)
6356, 62syl 17 . . . . 5 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ)
64 1re 11167 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℝ
65 cjre 15138 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℝ → (∗‘1) = 1)
6664, 65ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (∗‘1) = 1
67 ax-1ne0 11128 . . . . . . . . 9 1 ≠ 0
6866, 67eqnetri 3017 . . . . . . . 8 (∗‘1) ≠ 0
69 ne0p 26236 . . . . . . . 8 ((1 ∈ ℂ ∧ (∗‘1) ≠ 0) → ∗ ≠ 0𝑝)
7047, 68, 69mp2an 700 . . . . . . 7 ∗ ≠ 0𝑝
716fveq1i 6853 . . . . . . . . . . . . 13 (Xp‘1) = (( I ↾ ℂ)‘1)
72 fvres 6871 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘1) = ( I ‘1))
7347, 72ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (( I ↾ ℂ)‘1) = ( I ‘1)
7471, 73eqtri 2775 . . . . . . . . . . . 12 (Xp‘1) = ( I ‘1)
75 fvi 6928 . . . . . . . . . . . . 13 (1 ∈ V → ( I ‘1) = 1)
762, 75ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ( I ‘1) = 1
7774, 76eqtri 2775 . . . . . . . . . . 11 (Xp‘1) = 1
7877, 67eqnetri 3017 . . . . . . . . . 10 (Xp‘1) ≠ 0
79 ne0p 26236 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ ℂ ∧ (Xp‘1) ≠ 0) → Xp ≠ 0𝑝)
8047, 78, 79mp2an 700 . . . . . . . . 9 Xp ≠ 0𝑝
8151, 80pm3.2i 473 . . . . . . . 8 (Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ Xp ≠ 0𝑝)
82 dgrid 26293 . . . . . . . . . 10 (deg‘Xp) = 1
8382eqcomi 2761 . . . . . . . . 9 1 = (deg‘Xp)
84 eqid 2752 . . . . . . . . 9 (deg‘∗) = (deg‘∗)
8583, 84dgrmul 26299 . . . . . . . 8 (((Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ Xp ≠ 0𝑝) ∧ (∗ ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ≠ 0𝑝)) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8681, 85mpan 698 . . . . . . 7 ((∗ ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ≠ 0𝑝) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8770, 86mpan2 699 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8887eleq1d 2837 . . . . 5 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ ↔ (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ))
8963, 88mpbird 259 . . . 4 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ)
9049a1i 11 . . . . . . 7 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ))
9189nngt0d 12248 . . . . . . 7 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → 0 < (deg‘(Xpf · ∗)))
92 0dgr 26274 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℂ → (deg‘(ℂ × {1})) = 0)
9347, 92ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (deg‘(ℂ × {1})) = 0
9493eqcomi 2761 . . . . . . . 8 0 = (deg‘(ℂ × {1}))
95 eqid 2752 . . . . . . . 8 (deg‘(Xpf · ∗)) = (deg‘(Xpf · ∗))
9694, 95dgradd2 26297 . . . . . . 7 (((ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ 0 < (deg‘(Xpf · ∗))) → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) = (deg‘(Xpf · ∗)))
9790, 53, 91, 96syl3anc 1382 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) = (deg‘(Xpf · ∗)))
9897eleq1d 2837 . . . . 5 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ ↔ (deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ))
9998biimprd 250 . . . 4 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ))
10089, 99mpd 15 . . 3 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ)
101 fta 27110 . . 3 ((((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ) → ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
10255, 100, 101syl2anc 592 . 2 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
10345, 102mto 199 1 ¬ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wa 398   = wceq 1550  wtru 1551  wcel 2132  wne 2947  wrex 3076  Vcvv 3444  wss 3895  {csn 4572   class class class wbr 5090   I cid 5530   × cxp 5634  cres 5638   Fn wfn 6501  wf 6502  cfv 6506  (class class class)co 7381  f cof 7643  cc 11057  cr 11058  0cc0 11059  1c1 11060   + caddc 11062   · cmul 11064   < clt 11202  cn 12196  0cn0 12467  ccj 15095  0𝑝c0p 25700  Polycply 26213  Xpcidp 26214  degcdgr 26216
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1805  ax-4 1819  ax-5 1920  ax-6 1977  ax-7 2018  ax-8 2134  ax-9 2142  ax-10 2165  ax-11 2181  ax-12 2202  ax-ext 2724  ax-rep 5217  ax-sep 5236  ax-nul 5246  ax-pow 5312  ax-pr 5380  ax-un 7703  ax-inf2 9582  ax-cnex 11115  ax-resscn 11116  ax-1cn 11117  ax-icn 11118  ax-addcl 11119  ax-addrcl 11120  ax-mulcl 11121  ax-mulrcl 11122  ax-mulcom 11123  ax-addass 11124  ax-mulass 11125  ax-distr 11126  ax-i2m1 11127  ax-1ne0 11128  ax-1rid 11129  ax-rnegex 11130  ax-rrecex 11131  ax-cnre 11132  ax-pre-lttri 11133  ax-pre-lttrn 11134  ax-pre-ltadd 11135  ax-pre-mulgt0 11136  ax-pre-sup 11137  ax-addf 11138
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 857  df-3or 1096  df-3an 1097  df-tru 1553  df-fal 1563  df-ex 1790  df-nf 1794  df-sb 2081  df-mo 2556  df-eu 2586  df-clab 2731  df-cleq 2744  df-clel 2827  df-nfc 2901  df-ne 2948  df-nel 3052  df-ral 3067  df-rex 3077  df-rmo 3357  df-reu 3358  df-rab 3405  df-v 3446  df-sbc 3736  df-csb 3844  df-dif 3898  df-un 3900  df-in 3902  df-ss 3912  df-pss 3915  df-nul 4277  df-if 4471  df-pw 4547  df-sn 4573  df-pr 4575  df-tp 4577  df-op 4579  df-uni 4856  df-int 4896  df-iun 4941  df-iin 4942  df-br 5091  df-opab 5153  df-mpt 5172  df-tr 5198  df-id 5531  df-eprel 5536  df-po 5544  df-so 5545  df-fr 5589  df-se 5590  df-we 5591  df-xp 5642  df-rel 5643  df-cnv 5644  df-co 5645  df-dm 5646  df-rn 5647  df-res 5648  df-ima 5649  df-pred 6273  df-ord 6334  df-on 6335  df-lim 6336  df-suc 6337  df-iota 6462  df-fun 6508  df-fn 6509  df-f 6510  df-f1 6511  df-fo 6512  df-f1o 6513  df-fv 6514  df-isom 6515  df-riota 7338  df-ov 7384  df-oprab 7385  df-mpo 7386  df-of 7645  df-om 7832  df-1st 7955  df-2nd 7956  df-supp 8125  df-frecs 8246  df-wrecs 8277  df-recs 8326  df-rdg 8365  df-1o 8421  df-2o 8422  df-er 8662  df-map 8794  df-pm 8795  df-ixp 8865  df-en 8913  df-dom 8914  df-sdom 8915  df-fin 8916  df-fsupp 9294  df-fi 9343  df-sup 9374  df-inf 9375  df-oi 9444  df-card 9883  df-pnf 11204  df-mnf 11205  df-xr 11206  df-ltxr 11207  df-le 11208  df-sub 11402  df-neg 11403  df-div 11831  df-nn 12197  df-2 12266  df-3 12267  df-4 12268  df-5 12269  df-6 12270  df-7 12271  df-8 12272  df-9 12273  df-n0 12468  df-z 12555  df-dec 12675  df-uz 12826  df-q 12936  df-rp 12980  df-xneg 13100  df-xadd 13101  df-xmul 13102  df-ioo 13339  df-ioc 13340  df-ico 13341  df-icc 13342  df-fz 13499  df-fzo 13646  df-fl 13788  df-mod 13866  df-seq 14001  df-exp 14061  df-fac 14273  df-bc 14302  df-hash 14330  df-shft 15066  df-cj 15098  df-re 15099  df-im 15100  df-sqrt 15234  df-abs 15235  df-limsup 15470  df-clim 15487  df-rlim 15488  df-sum 15686  df-ef 16069  df-sin 16071  df-cos 16072  df-pi 16074  df-struct 17155  df-sets 17172  df-slot 17190  df-ndx 17202  df-base 17218  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-ds 17280  df-unif 17281  df-hom 17282  df-cco 17283  df-rest 17423  df-topn 17424  df-0g 17442  df-gsum 17443  df-topgen 17444  df-pt 17445  df-prds 17448  df-xrs 17504  df-qtop 17509  df-imas 17510  df-xps 17512  df-mre 17586  df-mrc 17587  df-acs 17589  df-mgm 18646  df-sgrp 18725  df-mnd 18741  df-submnd 18790  df-mulg 19082  df-cntz 19329  df-cmn 19794  df-psmet 21385  df-xmet 21386  df-met 21387  df-bl 21388  df-mopn 21389  df-fbas 21390  df-fg 21391  df-cnfld 21394  df-top 22923  df-topon 22940  df-topsp 22962  df-bases 22975  df-cld 23048  df-ntr 23049  df-cls 23050  df-nei 23127  df-lp 23165  df-perf 23166  df-cn 23256  df-cnp 23257  df-haus 23344  df-cmp 23416  df-tx 23591  df-hmeo 23784  df-fil 23875  df-fm 23967  df-flim 23968  df-flf 23969  df-xms 24349  df-ms 24350  df-tms 24351  df-cncf 24909  df-0p 25701  df-limc 25897  df-dv 25898  df-ply 26217  df-idp 26218  df-coe 26219  df-dgr 26220  df-log 26587  df-cxp 26588
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator