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 47323
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 27030. (Contributed by Ender Ting, 8-Dec-2025.)
Assertion
Ref Expression
cjnpoly ¬ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)

Proof of Theorem cjnpoly
StepHypRef Expression
1 cnex 11108 . . . . . . . 8 ℂ ∈ V
2 1ex 11129 . . . . . . . . . 10 1 ∈ V
3 fconstmpt 5684 . . . . . . . . . 10 (ℂ × {1}) = (𝑥 ∈ ℂ ↦ 1)
42, 3fnmpti 6633 . . . . . . . . 9 (ℂ × {1}) Fn ℂ
5 fnresi 6619 . . . . . . . . . . . . 13 ( I ↾ ℂ) Fn ℂ
6 df-idp 26135 . . . . . . . . . . . . . 14 Xp = ( I ↾ ℂ)
76fneq1i 6587 . . . . . . . . . . . . 13 (Xp Fn ℂ ↔ ( I ↾ ℂ) Fn ℂ)
85, 7mpbir 231 . . . . . . . . . . . 12 Xp Fn ℂ
98a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → Xp Fn ℂ)
10 cjf 15028 . . . . . . . . . . . . 13 ∗:ℂ⟶ℂ
11 ffn 6660 . . . . . . . . . . . . 13 (∗:ℂ⟶ℂ → ∗ Fn ℂ)
1210, 11ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ∗ Fn ℂ
1312a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ∗ Fn ℂ)
141a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ℂ ∈ V)
15 inidm 4168 . . . . . . . . . . 11 (ℂ ∩ ℂ) = ℂ
169, 13, 14, 14, 15offn 7635 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (Xpf · ∗) Fn ℂ)
1716mptru 1549 . . . . . . . . 9 (Xpf · ∗) Fn ℂ
18 fnfvof 7639 . . . . . . . . 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 703 . . . . . . . 8 ((ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
201, 19mpan 691 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
212fvconst2 7150 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((ℂ × {1})‘𝑥) = 1)
2221oveq1d 7373 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)) = (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
2320, 22eqtrd 2772 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
24 fnfvof 7639 . . . . . . . . . 10 (((Xp Fn ℂ ∧ ∗ Fn ℂ) ∧ (ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
258, 12, 24mpanl12 703 . . . . . . . . 9 ((ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
261, 25mpan 691 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
276fveq1i 6833 . . . . . . . . . . 11 (Xp𝑥) = (( I ↾ ℂ)‘𝑥)
28 fvres 6851 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘𝑥) = ( I ‘𝑥))
2927, 28eqtrid 2784 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → (Xp𝑥) = ( I ‘𝑥))
30 fvi 6908 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → ( I ‘𝑥) = 𝑥)
3129, 30eqtrd 2772 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℂ → (Xp𝑥) = 𝑥)
3231oveq1d 7373 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)) = (𝑥 · (∗‘𝑥)))
3326, 32eqtrd 2772 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = (𝑥 · (∗‘𝑥)))
3433oveq2d 7374 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)) = (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
3523, 34eqtrd 2772 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
36 1red 11134 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 1 ∈ ℝ)
37 cjmulrcl 15068 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (𝑥 · (∗‘𝑥)) ∈ ℝ)
38 0lt1 11660 . . . . . . . 8 0 < 1
3938a1i 11 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 0 < 1)
40 cjmulge0 15070 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 0 ≤ (𝑥 · (∗‘𝑥)))
4136, 37, 39, 40addgtge0d 11712 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → 0 < (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
4241gt0ne0d 11702 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℂ → (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))) ≠ 0)
4335, 42eqnetrd 3000 . . . 4 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) ≠ 0)
4443neneqd 2938 . . 3 (𝑥 ∈ ℂ → ¬ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
4544nrex 3066 . 2 ¬ ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0
46 ssid 3945 . . . . 5 ℂ ⊆ ℂ
47 ax-1cn 11085 . . . . 5 1 ∈ ℂ
48 plyconst 26152 . . . . 5 ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ))
4946, 47, 48mp2an 693 . . . 4 (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ)
50 plyid 26155 . . . . . 6 ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → Xp ∈ (Poly‘ℂ))
5146, 47, 50mp2an 693 . . . . 5 Xp ∈ (Poly‘ℂ)
52 plymulcl 26167 . . . . 5 ((Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)) → (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ))
5351, 52mpan 691 . . . 4 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ))
54 plyaddcl 26166 . . . 4 (((ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ)) → ((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ))
5549, 53, 54sylancr 588 . . 3 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ))
56 dgrcl 26179 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘∗) ∈ ℕ0)
57 nn0p1nn 12441 . . . . . . 7 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → ((deg‘∗) + 1) ∈ ℕ)
58 nn0cn 12412 . . . . . . . . 9 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (deg‘∗) ∈ ℂ)
59 1cnd 11128 . . . . . . . . 9 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → 1 ∈ ℂ)
6058, 59addcomd 11336 . . . . . . . 8 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → ((deg‘∗) + 1) = (1 + (deg‘∗)))
6160eleq1d 2822 . . . . . . 7 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (((deg‘∗) + 1) ∈ ℕ ↔ (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ))
6257, 61mpbid 232 . . . . . 6 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ)
6356, 62syl 17 . . . . 5 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ)
64 1re 11133 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℝ
65 cjre 15063 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℝ → (∗‘1) = 1)
6664, 65ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (∗‘1) = 1
67 ax-1ne0 11096 . . . . . . . . 9 1 ≠ 0
6866, 67eqnetri 3003 . . . . . . . 8 (∗‘1) ≠ 0
69 ne0p 26153 . . . . . . . 8 ((1 ∈ ℂ ∧ (∗‘1) ≠ 0) → ∗ ≠ 0𝑝)
7047, 68, 69mp2an 693 . . . . . . 7 ∗ ≠ 0𝑝
716fveq1i 6833 . . . . . . . . . . . . 13 (Xp‘1) = (( I ↾ ℂ)‘1)
72 fvres 6851 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘1) = ( I ‘1))
7347, 72ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (( I ↾ ℂ)‘1) = ( I ‘1)
7471, 73eqtri 2760 . . . . . . . . . . . 12 (Xp‘1) = ( I ‘1)
75 fvi 6908 . . . . . . . . . . . . 13 (1 ∈ V → ( I ‘1) = 1)
762, 75ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ( I ‘1) = 1
7774, 76eqtri 2760 . . . . . . . . . . 11 (Xp‘1) = 1
7877, 67eqnetri 3003 . . . . . . . . . 10 (Xp‘1) ≠ 0
79 ne0p 26153 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ ℂ ∧ (Xp‘1) ≠ 0) → Xp ≠ 0𝑝)
8047, 78, 79mp2an 693 . . . . . . . . 9 Xp ≠ 0𝑝
8151, 80pm3.2i 470 . . . . . . . 8 (Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ Xp ≠ 0𝑝)
82 dgrid 26210 . . . . . . . . . 10 (deg‘Xp) = 1
8382eqcomi 2746 . . . . . . . . 9 1 = (deg‘Xp)
84 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (deg‘∗) = (deg‘∗)
8583, 84dgrmul 26216 . . . . . . . 8 (((Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ Xp ≠ 0𝑝) ∧ (∗ ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ≠ 0𝑝)) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8681, 85mpan 691 . . . . . . 7 ((∗ ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ≠ 0𝑝) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8770, 86mpan2 692 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8887eleq1d 2822 . . . . 5 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ ↔ (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ))
8963, 88mpbird 257 . . . 4 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ)
9049a1i 11 . . . . . . 7 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ))
9189nngt0d 12195 . . . . . . 7 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → 0 < (deg‘(Xpf · ∗)))
92 0dgr 26191 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℂ → (deg‘(ℂ × {1})) = 0)
9347, 92ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (deg‘(ℂ × {1})) = 0
9493eqcomi 2746 . . . . . . . 8 0 = (deg‘(ℂ × {1}))
95 eqid 2737 . . . . . . . 8 (deg‘(Xpf · ∗)) = (deg‘(Xpf · ∗))
9694, 95dgradd2 26214 . . . . . . 7 (((ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ 0 < (deg‘(Xpf · ∗))) → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) = (deg‘(Xpf · ∗)))
9790, 53, 91, 96syl3anc 1374 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) = (deg‘(Xpf · ∗)))
9897eleq1d 2822 . . . . 5 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ ↔ (deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ))
9998biimprd 248 . . . 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 27030 . . 3 ((((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ) → ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
10255, 100, 101syl2anc 585 . 2 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
10345, 102mto 197 1 ¬ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wa 395   = wceq 1542  wtru 1543  wcel 2114  wne 2933  wrex 3062  Vcvv 3430  wss 3890  {csn 4568   class class class wbr 5086   I cid 5516   × cxp 5620  cres 5624   Fn wfn 6485  wf 6486  cfv 6490  (class class class)co 7358  f cof 7620  cc 11025  cr 11026  0cc0 11027  1c1 11028   + caddc 11030   · cmul 11032   < clt 11167  cn 12146  0cn0 12402  ccj 15020  0𝑝c0p 25614  Polycply 26130  Xpcidp 26131  degcdgr 26133
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5300  ax-pr 5368  ax-un 7680  ax-inf2 9551  ax-cnex 11083  ax-resscn 11084  ax-1cn 11085  ax-icn 11086  ax-addcl 11087  ax-addrcl 11088  ax-mulcl 11089  ax-mulrcl 11090  ax-mulcom 11091  ax-addass 11092  ax-mulass 11093  ax-distr 11094  ax-i2m1 11095  ax-1ne0 11096  ax-1rid 11097  ax-rnegex 11098  ax-rrecex 11099  ax-cnre 11100  ax-pre-lttri 11101  ax-pre-lttrn 11102  ax-pre-ltadd 11103  ax-pre-mulgt0 11104  ax-pre-sup 11105  ax-addf 11106
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-tp 4573  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-iin 4937  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-se 5576  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-isom 6499  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-of 7622  df-om 7809  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-supp 8102  df-frecs 8222  df-wrecs 8253  df-recs 8302  df-rdg 8340  df-1o 8396  df-2o 8397  df-er 8634  df-map 8766  df-pm 8767  df-ixp 8837  df-en 8885  df-dom 8886  df-sdom 8887  df-fin 8888  df-fsupp 9266  df-fi 9315  df-sup 9346  df-inf 9347  df-oi 9416  df-card 9852  df-pnf 11169  df-mnf 11170  df-xr 11171  df-ltxr 11172  df-le 11173  df-sub 11367  df-neg 11368  df-div 11796  df-nn 12147  df-2 12209  df-3 12210  df-4 12211  df-5 12212  df-6 12213  df-7 12214  df-8 12215  df-9 12216  df-n0 12403  df-z 12490  df-dec 12609  df-uz 12753  df-q 12863  df-rp 12907  df-xneg 13027  df-xadd 13028  df-xmul 13029  df-ioo 13266  df-ioc 13267  df-ico 13268  df-icc 13269  df-fz 13425  df-fzo 13572  df-fl 13713  df-mod 13791  df-seq 13926  df-exp 13986  df-fac 14198  df-bc 14227  df-hash 14255  df-shft 14991  df-cj 15023  df-re 15024  df-im 15025  df-sqrt 15159  df-abs 15160  df-limsup 15395  df-clim 15412  df-rlim 15413  df-sum 15611  df-ef 15991  df-sin 15993  df-cos 15994  df-pi 15996  df-struct 17075  df-sets 17092  df-slot 17110  df-ndx 17122  df-base 17138  df-ress 17159  df-plusg 17191  df-mulr 17192  df-starv 17193  df-sca 17194  df-vsca 17195  df-ip 17196  df-tset 17197  df-ple 17198  df-ds 17200  df-unif 17201  df-hom 17202  df-cco 17203  df-rest 17343  df-topn 17344  df-0g 17362  df-gsum 17363  df-topgen 17364  df-pt 17365  df-prds 17368  df-xrs 17424  df-qtop 17429  df-imas 17430  df-xps 17432  df-mre 17506  df-mrc 17507  df-acs 17509  df-mgm 18566  df-sgrp 18645  df-mnd 18661  df-submnd 18710  df-mulg 19002  df-cntz 19250  df-cmn 19715  df-psmet 21303  df-xmet 21304  df-met 21305  df-bl 21306  df-mopn 21307  df-fbas 21308  df-fg 21309  df-cnfld 21312  df-top 22837  df-topon 22854  df-topsp 22876  df-bases 22889  df-cld 22962  df-ntr 22963  df-cls 22964  df-nei 23041  df-lp 23079  df-perf 23080  df-cn 23170  df-cnp 23171  df-haus 23258  df-cmp 23330  df-tx 23505  df-hmeo 23698  df-fil 23789  df-fm 23881  df-flim 23882  df-flf 23883  df-xms 24263  df-ms 24264  df-tms 24265  df-cncf 24823  df-0p 25615  df-limc 25811  df-dv 25812  df-ply 26134  df-idp 26135  df-coe 26136  df-dgr 26137  df-log 26505  df-cxp 26506
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator