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 47654
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 27255. (Contributed by Ender Ting, 8-Dec-2025.)
Assertion
Ref Expression
cjnpoly ¬ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)

Proof of Theorem cjnpoly
StepHypRef Expression
1 cnex 11187 . . . . . . . 8 ℂ ∈ V
2 1ex 11209 . . . . . . . . . 10 1 ∈ V
3 fconstmpt 5722 . . . . . . . . . 10 (ℂ × {1}) = (𝑥 ∈ ℂ ↦ 1)
42, 3fnmpti 6678 . . . . . . . . 9 (ℂ × {1}) Fn ℂ
5 fnresi 6664 . . . . . . . . . . . . 13 ( I ↾ ℂ) Fn ℂ
6 df-idp 26357 . . . . . . . . . . . . . 14 Xp = ( I ↾ ℂ)
76fneq1i 6632 . . . . . . . . . . . . 13 (Xp Fn ℂ ↔ ( I ↾ ℂ) Fn ℂ)
85, 7mpbir 234 . . . . . . . . . . . 12 Xp Fn ℂ
98a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → Xp Fn ℂ)
10 cjf 15162 . . . . . . . . . . . . 13 ∗:ℂ⟶ℂ
11 ffn 6705 . . . . . . . . . . . . 13 (∗:ℂ⟶ℂ → ∗ Fn ℂ)
1210, 11ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ∗ Fn ℂ
1312a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ∗ Fn ℂ)
141a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ℂ ∈ V)
15 inidm 4178 . . . . . . . . . . 11 (ℂ ∩ ℂ) = ℂ
169, 13, 14, 14, 15offn 7689 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (Xpf · ∗) Fn ℂ)
1716mptru 1576 . . . . . . . . 9 (Xpf · ∗) Fn ℂ
18 fnfvof 7693 . . . . . . . . 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 714 . . . . . . . 8 ((ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
201, 19mpan 702 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
212fvconst2 7202 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((ℂ × {1})‘𝑥) = 1)
2221oveq1d 7427 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)) = (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
2320, 22eqtrd 2797 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
24 fnfvof 7693 . . . . . . . . . 10 (((Xp Fn ℂ ∧ ∗ Fn ℂ) ∧ (ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ)) → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
258, 12, 24mpanl12 714 . . . . . . . . 9 ((ℂ ∈ V ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
261, 25mpan 702 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)))
276fveq1i 6882 . . . . . . . . . . 11 (Xp𝑥) = (( I ↾ ℂ)‘𝑥)
28 fvres 6900 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘𝑥) = ( I ‘𝑥))
2927, 28eqtrid 2809 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → (Xp𝑥) = ( I ‘𝑥))
30 fvi 6957 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → ( I ‘𝑥) = 𝑥)
3129, 30eqtrd 2797 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℂ → (Xp𝑥) = 𝑥)
3231oveq1d 7427 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)) = (𝑥 · (∗‘𝑥)))
3326, 32eqtrd 2797 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = (𝑥 · (∗‘𝑥)))
3433oveq2d 7428 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)) = (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
3523, 34eqtrd 2797 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
36 1red 11215 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 1 ∈ ℝ)
37 cjmulrcl 15202 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (𝑥 · (∗‘𝑥)) ∈ ℝ)
38 0lt1 11742 . . . . . . . 8 0 < 1
3938a1i 11 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 0 < 1)
40 cjmulge0 15204 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 0 ≤ (𝑥 · (∗‘𝑥)))
4136, 37, 39, 40addgtge0d 11794 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → 0 < (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
4241gt0ne0d 11784 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℂ → (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))) ≠ 0)
4335, 42eqnetrd 3024 . . . 4 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) ≠ 0)
4443neneqd 2962 . . 3 (𝑥 ∈ ℂ → ¬ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
4544nrex 3092 . 2 ¬ ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0
46 ssid 3958 . . . . 5 ℂ ⊆ ℂ
47 ax-1cn 11164 . . . . 5 1 ∈ ℂ
48 plyconst 26374 . . . . 5 ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ))
4946, 47, 48mp2an 704 . . . 4 (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ)
50 plyid 26377 . . . . . 6 ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → Xp ∈ (Poly‘ℂ))
5146, 47, 50mp2an 704 . . . . 5 Xp ∈ (Poly‘ℂ)
52 plymulcl 26389 . . . . 5 ((Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)) → (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ))
5351, 52mpan 702 . . . 4 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ))
54 plyaddcl 26388 . . . 4 (((ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ)) → ((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ))
5549, 53, 54sylancr 598 . . 3 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ))
56 dgrcl 26401 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘∗) ∈ ℕ0)
57 nn0p1nn 12549 . . . . . . 7 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → ((deg‘∗) + 1) ∈ ℕ)
58 nn0cn 12520 . . . . . . . . 9 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (deg‘∗) ∈ ℂ)
59 1cnd 11208 . . . . . . . . 9 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → 1 ∈ ℂ)
6058, 59addcomd 11418 . . . . . . . 8 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → ((deg‘∗) + 1) = (1 + (deg‘∗)))
6160eleq1d 2847 . . . . . . 7 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (((deg‘∗) + 1) ∈ ℕ ↔ (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ))
6257, 61mpbid 235 . . . . . 6 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ)
6356, 62syl 18 . . . . 5 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ)
64 1re 11214 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℝ
65 cjre 15197 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℝ → (∗‘1) = 1)
6664, 65ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (∗‘1) = 1
67 ax-1ne0 11175 . . . . . . . . 9 1 ≠ 0
6866, 67eqnetri 3027 . . . . . . . 8 (∗‘1) ≠ 0
69 ne0p 26375 . . . . . . . 8 ((1 ∈ ℂ ∧ (∗‘1) ≠ 0) → ∗ ≠ 0𝑝)
7047, 68, 69mp2an 704 . . . . . . 7 ∗ ≠ 0𝑝
716fveq1i 6882 . . . . . . . . . . . . 13 (Xp‘1) = (( I ↾ ℂ)‘1)
72 fvres 6900 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘1) = ( I ‘1))
7347, 72ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (( I ↾ ℂ)‘1) = ( I ‘1)
7471, 73eqtri 2785 . . . . . . . . . . . 12 (Xp‘1) = ( I ‘1)
75 fvi 6957 . . . . . . . . . . . . 13 (1 ∈ V → ( I ‘1) = 1)
762, 75ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ( I ‘1) = 1
7774, 76eqtri 2785 . . . . . . . . . . 11 (Xp‘1) = 1
7877, 67eqnetri 3027 . . . . . . . . . 10 (Xp‘1) ≠ 0
79 ne0p 26375 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ ℂ ∧ (Xp‘1) ≠ 0) → Xp ≠ 0𝑝)
8047, 78, 79mp2an 704 . . . . . . . . 9 Xp ≠ 0𝑝
8151, 80pm3.2i 475 . . . . . . . 8 (Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ Xp ≠ 0𝑝)
82 dgrid 26432 . . . . . . . . . 10 (deg‘Xp) = 1
8382eqcomi 2771 . . . . . . . . 9 1 = (deg‘Xp)
84 eqid 2762 . . . . . . . . 9 (deg‘∗) = (deg‘∗)
8583, 84dgrmul 26438 . . . . . . . 8 (((Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ Xp ≠ 0𝑝) ∧ (∗ ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ≠ 0𝑝)) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8681, 85mpan 702 . . . . . . 7 ((∗ ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ≠ 0𝑝) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8770, 86mpan2 703 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘(Xpf · ∗)) = (1 + (deg‘∗)))
8887eleq1d 2847 . . . . 5 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ ↔ (1 + (deg‘∗)) ∈ ℕ))
8963, 88mpbird 260 . . . 4 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ)
9049a1i 11 . . . . . . 7 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ))
9189nngt0d 12291 . . . . . . 7 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → 0 < (deg‘(Xpf · ∗)))
92 0dgr 26413 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℂ → (deg‘(ℂ × {1})) = 0)
9347, 92ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (deg‘(ℂ × {1})) = 0
9493eqcomi 2771 . . . . . . . 8 0 = (deg‘(ℂ × {1}))
95 eqid 2762 . . . . . . . 8 (deg‘(Xpf · ∗)) = (deg‘(Xpf · ∗))
9694, 95dgradd2 26436 . . . . . . 7 (((ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ 0 < (deg‘(Xpf · ∗))) → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) = (deg‘(Xpf · ∗)))
9790, 53, 91, 96syl3anc 1397 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) = (deg‘(Xpf · ∗)))
9897eleq1d 2847 . . . . 5 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ ↔ (deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ))
9998biimprd 251 . . . 4 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ((deg‘(Xpf · ∗)) ∈ ℕ → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ))
10089, 99mpd 16 . . 3 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ)
101 fta 27255 . . 3 ((((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗)) ∈ (Poly‘ℂ) ∧ (deg‘((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))) ∈ ℕ) → ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
10255, 100, 101syl2anc 595 . 2 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
10345, 102mto 200 1 ¬ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3  wa 400   = wceq 1569  wtru 1570  wcel 2142  wne 2957  wrex 3088  Vcvv 3454  wss 3904  {csn 4588   class class class wbr 5108   I cid 5554   × cxp 5658  cres 5662   Fn wfn 6531  wf 6532  cfv 6536  (class class class)co 7412  f cof 7674  cc 11104  cr 11105  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109   · cmul 11111   < clt 11249  cn 12239  0cn0 12510  ccj 15154  0𝑝c0p 25839  Polycply 26352  Xpcidp 26353  degcdgr 26355
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1824  ax-4 1838  ax-5 1939  ax-6 1996  ax-7 2037  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5335  ax-pr 5403  ax-un 7734  ax-inf2 9608  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184  ax-addf 11185
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1103  df-3an 1104  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1809  df-nf 1813  df-sb 2096  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3456  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4595  df-uni 4872  df-int 4912  df-iun 4957  df-iin 4958  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5555  df-eprel 5560  df-po 5568  df-so 5569  df-fr 5613  df-se 5614  df-we 5615  df-xp 5666  df-rel 5667  df-cnv 5668  df-co 5669  df-dm 5670  df-rn 5671  df-res 5672  df-ima 5673  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 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7676  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-supp 8155  df-frecs 8276  df-wrecs 8307  df-recs 8356  df-rdg 8395  df-1o 8451  df-2o 8452  df-er 8692  df-map 8824  df-pm 8825  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9320  df-fi 9369  df-sup 9400  df-inf 9401  df-oi 9470  df-card 9932  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11449  df-neg 11450  df-div 11878  df-nn 12240  df-2 12309  df-3 12310  df-4 12311  df-5 12312  df-6 12313  df-7 12314  df-8 12315  df-9 12316  df-n0 12511  df-z 12598  df-dec 12718  df-uz 12869  df-q 12979  df-rp 13023  df-xneg 13143  df-xadd 13144  df-xmul 13145  df-ioo 13382  df-ioc 13383  df-ico 13384  df-icc 13385  df-fz 13542  df-fzo 13690  df-fl 13832  df-mod 13910  df-seq 14045  df-exp 14105  df-fac 14317  df-bc 14346  df-hash 14374  df-shft 15111  df-cj 15157  df-re 15158  df-im 15159  df-sqrt 15293  df-abs 15294  df-limsup 15529  df-clim 15546  df-rlim 15547  df-sum 15745  df-ef 16127  df-sin 16129  df-cos 16130  df-pi 16132  df-struct 17213  df-sets 17230  df-slot 17248  df-ndx 17260  df-base 17276  df-ress 17297  df-plusg 17329  df-mulr 17330  df-starv 17331  df-sca 17332  df-vsca 17333  df-ip 17334  df-tset 17335  df-ple 17336  df-ds 17338  df-unif 17339  df-hom 17340  df-cco 17341  df-rest 17481  df-topn 17482  df-0g 17500  df-gsum 17501  df-topgen 17502  df-pt 17503  df-prds 17506  df-xrs 17562  df-qtop 17567  df-imas 17568  df-xps 17570  df-mre 17644  df-mrc 17645  df-acs 17647  df-mgm 18704  df-sgrp 18783  df-mnd 18799  df-submnd 18848  df-mulg 19140  df-cntz 19393  df-cmn 19858  df-psmet 21525  df-xmet 21526  df-met 21527  df-bl 21528  df-mopn 21529  df-fbas 21530  df-fg 21531  df-cnfld 21534  df-top 23062  df-topon 23079  df-topsp 23101  df-bases 23114  df-cld 23187  df-ntr 23188  df-cls 23189  df-nei 23266  df-lp 23304  df-perf 23305  df-cn 23395  df-cnp 23396  df-haus 23483  df-cmp 23555  df-tx 23730  df-hmeo 23923  df-fil 24014  df-fm 24106  df-flim 24107  df-flf 24108  df-xms 24488  df-ms 24489  df-tms 24490  df-cncf 25048  df-0p 25840  df-limc 26036  df-dv 26037  df-ply 26356  df-idp 26357  df-coe 26358  df-dgr 26359  df-log 26732  df-cxp 26733
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator