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 46890
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 26990. (Contributed by Ender Ting, 8-Dec-2025.)
Assertion
Ref Expression
cjnpoly ¬ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)

Proof of Theorem cjnpoly
StepHypRef Expression
1 cnex 11149 . . . . . . . 8 ℂ ∈ V
2 1ex 11170 . . . . . . . . . 10 1 ∈ V
3 fconstmpt 5700 . . . . . . . . . 10 (ℂ × {1}) = (𝑥 ∈ ℂ ↦ 1)
42, 3fnmpti 6661 . . . . . . . . 9 (ℂ × {1}) Fn ℂ
5 fnresi 6647 . . . . . . . . . . . . 13 ( I ↾ ℂ) Fn ℂ
6 df-idp 26094 . . . . . . . . . . . . . 14 Xp = ( I ↾ ℂ)
76fneq1i 6615 . . . . . . . . . . . . 13 (Xp Fn ℂ ↔ ( I ↾ ℂ) Fn ℂ)
85, 7mpbir 231 . . . . . . . . . . . 12 Xp Fn ℂ
98a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → Xp Fn ℂ)
10 cjf 15070 . . . . . . . . . . . . 13 ∗:ℂ⟶ℂ
11 ffn 6688 . . . . . . . . . . . . 13 (∗:ℂ⟶ℂ → ∗ Fn ℂ)
1210, 11ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ∗ Fn ℂ
1312a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ∗ Fn ℂ)
141a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ℂ ∈ V)
15 inidm 4190 . . . . . . . . . . 11 (ℂ ∩ ℂ) = ℂ
169, 13, 14, 14, 15offn 7666 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (Xpf · ∗) Fn ℂ)
1716mptru 1547 . . . . . . . . 9 (Xpf · ∗) Fn ℂ
18 fnfvof 7670 . . . . . . . . 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 702 . . . . . . . 8 ((ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
201, 19mpan 690 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
212fvconst2 7178 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((ℂ × {1})‘𝑥) = 1)
2221oveq1d 7402 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)) = (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
2320, 22eqtrd 2764 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
24 fnfvof 7670 . . . . . . . . . 10 (((Xp Fn ℂ ∧ ∗ Fn ℂ) ∧ (ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
258, 12, 24mpanl12 702 . . . . . . . . 9 ((ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
261, 25mpan 690 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
276fveq1i 6859 . . . . . . . . . . 11 (Xp𝑥) = (( I ↾ ℂ)‘𝑥)
28 fvres 6877 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘𝑥) = ( I ‘𝑥))
2927, 28eqtrid 2776 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → (Xp𝑥) = ( I ‘𝑥))
30 fvi 6937 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → ( I ‘𝑥) = 𝑥)
3129, 30eqtrd 2764 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℂ → (Xp𝑥) = 𝑥)
3231oveq1d 7402 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)) = (𝑥 · (∗‘𝑥)))
3326, 32eqtrd 2764 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = (𝑥 · (∗‘𝑥)))
3433oveq2d 7403 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)) = (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
3523, 34eqtrd 2764 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
36 1red 11175 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 1 ∈ ℝ)
37 cjmulrcl 15110 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (𝑥 · (∗‘𝑥)) ∈ ℝ)
38 0lt1 11700 . . . . . . . 8 0 < 1
3938a1i 11 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 0 < 1)
40 cjmulge0 15112 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 0 ≤ (𝑥 · (∗‘𝑥)))
4136, 37, 39, 40addgtge0d 11752 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → 0 < (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
4241gt0ne0d 11742 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℂ → (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))) ≠ 0)
4335, 42eqnetrd 2992 . . . 4 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) ≠ 0)
4443neneqd 2930 . . 3 (𝑥 ∈ ℂ → ¬ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
4544nrex 3057 . 2 ¬ ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0
46 ssid 3969 . . . . 5 ℂ ⊆ ℂ
47 ax-1cn 11126 . . . . 5 1 ∈ ℂ
48 plyconst 26111 . . . . 5 ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ))
4946, 47, 48mp2an 692 . . . 4 (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ)
50 plyid 26114 . . . . . 6 ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → Xp ∈ (Poly‘ℂ))
5146, 47, 50mp2an 692 . . . . 5 Xp ∈ (Poly‘ℂ)
52 plymulcl 26126 . . . . 5 ((Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)) → (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ))
5351, 52mpan 690 . . . 4 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ))
54 plyaddcl 26125 . . . 4 (((ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ)) → ((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ))
5549, 53, 54sylancr 587 . . 3 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ))
56 dgrcl 26138 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘∗) ∈ ℕ0)
57 nn0p1nn 12481 . . . . . . 7 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → ((deg‘∗) + 1) ∈ ℕ)
58 nn0cn 12452 . . . . . . . . 9 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (deg‘∗) ∈ ℂ)
59 1cnd 11169 . . . . . . . . 9 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → 1 ∈ ℂ)
6058, 59addcomd 11376 . . . . . . . 8 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → ((deg‘∗) + 1) = (1 + (deg‘∗)))
6160eleq1d 2813 . . . . . . 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 11174 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℝ
65 cjre 15105 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℝ → (∗‘1) = 1)
6664, 65ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (∗‘1) = 1
67 ax-1ne0 11137 . . . . . . . . 9 1 ≠ 0
6866, 67eqnetri 2995 . . . . . . . 8 (∗‘1) ≠ 0
69 ne0p 26112 . . . . . . . 8 ((1 ∈ ℂ ∧ (∗‘1) ≠ 0) → ∗ ≠ 0𝑝)
7047, 68, 69mp2an 692 . . . . . . 7 ∗ ≠ 0𝑝
716fveq1i 6859 . . . . . . . . . . . . 13 (Xp‘1) = (( I ↾ ℂ)‘1)
72 fvres 6877 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘1) = ( I ‘1))
7347, 72ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (( I ↾ ℂ)‘1) = ( I ‘1)
7471, 73eqtri 2752 . . . . . . . . . . . 12 (Xp‘1) = ( I ‘1)
75 fvi 6937 . . . . . . . . . . . . 13 (1 ∈ V → ( I ‘1) = 1)
762, 75ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ( I ‘1) = 1
7774, 76eqtri 2752 . . . . . . . . . . 11 (Xp‘1) = 1
7877, 67eqnetri 2995 . . . . . . . . . 10 (Xp‘1) ≠ 0
79 ne0p 26112 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ ℂ ∧ (Xp‘1) ≠ 0) → Xp ≠ 0𝑝)
8047, 78, 79mp2an 692 . . . . . . . . 9 Xp ≠ 0𝑝
8151, 80pm3.2i 470 . . . . . . . 8 (Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ Xp ≠ 0𝑝)
82 dgrid 26170 . . . . . . . . . 10 (deg‘Xp) = 1
8382eqcomi 2738 . . . . . . . . 9 1 = (deg‘Xp)
84 eqid 2729 . . . . . . . . 9 (deg‘∗) = (deg‘∗)
8583, 84dgrmul 26176 . . . . . . . 8 (((Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ Xp ≠ 0𝑝) ∧ (∗ ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ≠ 0𝑝)) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8681, 85mpan 690 . . . . . . 7 ((∗ ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ≠ 0𝑝) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8770, 86mpan2 691 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8887eleq1d 2813 . . . . 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 12235 . . . . . . 7 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → 0 < (deg‘(Xpf · ∗)))
92 0dgr 26150 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℂ → (deg‘(ℂ × {1})) = 0)
9347, 92ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (deg‘(ℂ × {1})) = 0
9493eqcomi 2738 . . . . . . . 8 0 = (deg‘(ℂ × {1}))
95 eqid 2729 . . . . . . . 8 (deg‘(Xpf · ∗)) = (deg‘(Xpf · ∗))
9694, 95dgradd2 26174 . . . . . . 7 (((ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ 0 < (deg‘(Xpf · ∗))) → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) = (deg‘(Xpf · ∗)))
9790, 53, 91, 96syl3anc 1373 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) = (deg‘(Xpf · ∗)))
9897eleq1d 2813 . . . . 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 26990 . . 3 ((((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ) → ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
10255, 100, 101syl2anc 584 . 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 1540  wtru 1541  wcel 2109  wne 2925  wrex 3053  Vcvv 3447  wss 3914  {csn 4589   class class class wbr 5107   I cid 5532   × cxp 5636  cres 5640   Fn wfn 6506  wf 6507  cfv 6511  (class class class)co 7387  f cof 7651  cc 11066  cr 11067  0cc0 11068  1c1 11069   + caddc 11071   · cmul 11073   < clt 11208  cn 12186  0cn0 12442  ccj 15062  0𝑝c0p 25570  Polycply 26089  Xpcidp 26090  degcdgr 26092
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5320  ax-pr 5387  ax-un 7711  ax-inf2 9594  ax-cnex 11124  ax-resscn 11125  ax-1cn 11126  ax-icn 11127  ax-addcl 11128  ax-addrcl 11129  ax-mulcl 11130  ax-mulrcl 11131  ax-mulcom 11132  ax-addass 11133  ax-mulass 11134  ax-distr 11135  ax-i2m1 11136  ax-1ne0 11137  ax-1rid 11138  ax-rnegex 11139  ax-rrecex 11140  ax-cnre 11141  ax-pre-lttri 11142  ax-pre-lttrn 11143  ax-pre-ltadd 11144  ax-pre-mulgt0 11145  ax-pre-sup 11146  ax-addf 11147
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3354  df-reu 3355  df-rab 3406  df-v 3449  df-sbc 3754  df-csb 3863  df-dif 3917  df-un 3919  df-in 3921  df-ss 3931  df-pss 3934  df-nul 4297  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4872  df-int 4911  df-iun 4957  df-iin 4958  df-br 5108  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5533  df-eprel 5538  df-po 5546  df-so 5547  df-fr 5591  df-se 5592  df-we 5593  df-xp 5644  df-rel 5645  df-cnv 5646  df-co 5647  df-dm 5648  df-rn 5649  df-res 5650  df-ima 5651  df-pred 6274  df-ord 6335  df-on 6336  df-lim 6337  df-suc 6338  df-iota 6464  df-fun 6513  df-fn 6514  df-f 6515  df-f1 6516  df-fo 6517  df-f1o 6518  df-fv 6519  df-isom 6520  df-riota 7344  df-ov 7390  df-oprab 7391  df-mpo 7392  df-of 7653  df-om 7843  df-1st 7968  df-2nd 7969  df-supp 8140  df-frecs 8260  df-wrecs 8291  df-recs 8340  df-rdg 8378  df-1o 8434  df-2o 8435  df-er 8671  df-map 8801  df-pm 8802  df-ixp 8871  df-en 8919  df-dom 8920  df-sdom 8921  df-fin 8922  df-fsupp 9313  df-fi 9362  df-sup 9393  df-inf 9394  df-oi 9463  df-card 9892  df-pnf 11210  df-mnf 11211  df-xr 11212  df-ltxr 11213  df-le 11214  df-sub 11407  df-neg 11408  df-div 11836  df-nn 12187  df-2 12249  df-3 12250  df-4 12251  df-5 12252  df-6 12253  df-7 12254  df-8 12255  df-9 12256  df-n0 12443  df-z 12530  df-dec 12650  df-uz 12794  df-q 12908  df-rp 12952  df-xneg 13072  df-xadd 13073  df-xmul 13074  df-ioo 13310  df-ioc 13311  df-ico 13312  df-icc 13313  df-fz 13469  df-fzo 13616  df-fl 13754  df-mod 13832  df-seq 13967  df-exp 14027  df-fac 14239  df-bc 14268  df-hash 14296  df-shft 15033  df-cj 15065  df-re 15066  df-im 15067  df-sqrt 15201  df-abs 15202  df-limsup 15437  df-clim 15454  df-rlim 15455  df-sum 15653  df-ef 16033  df-sin 16035  df-cos 16036  df-pi 16038  df-struct 17117  df-sets 17134  df-slot 17152  df-ndx 17164  df-base 17180  df-ress 17201  df-plusg 17233  df-mulr 17234  df-starv 17235  df-sca 17236  df-vsca 17237  df-ip 17238  df-tset 17239  df-ple 17240  df-ds 17242  df-unif 17243  df-hom 17244  df-cco 17245  df-rest 17385  df-topn 17386  df-0g 17404  df-gsum 17405  df-topgen 17406  df-pt 17407  df-prds 17410  df-xrs 17465  df-qtop 17470  df-imas 17471  df-xps 17473  df-mre 17547  df-mrc 17548  df-acs 17550  df-mgm 18567  df-sgrp 18646  df-mnd 18662  df-submnd 18711  df-mulg 19000  df-cntz 19249  df-cmn 19712  df-psmet 21256  df-xmet 21257  df-met 21258  df-bl 21259  df-mopn 21260  df-fbas 21261  df-fg 21262  df-cnfld 21265  df-top 22781  df-topon 22798  df-topsp 22820  df-bases 22833  df-cld 22906  df-ntr 22907  df-cls 22908  df-nei 22985  df-lp 23023  df-perf 23024  df-cn 23114  df-cnp 23115  df-haus 23202  df-cmp 23274  df-tx 23449  df-hmeo 23642  df-fil 23733  df-fm 23825  df-flim 23826  df-flf 23827  df-xms 24208  df-ms 24209  df-tms 24210  df-cncf 24771  df-0p 25571  df-limc 25767  df-dv 25768  df-ply 26093  df-idp 26094  df-coe 26095  df-dgr 26096  df-log 26465  df-cxp 26466
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator