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 46899
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 27010. (Contributed by Ender Ting, 8-Dec-2025.)
Assertion
Ref Expression
cjnpoly ¬ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)

Proof of Theorem cjnpoly
StepHypRef Expression
1 cnex 11079 . . . . . . . 8 ℂ ∈ V
2 1ex 11100 . . . . . . . . . 10 1 ∈ V
3 fconstmpt 5676 . . . . . . . . . 10 (ℂ × {1}) = (𝑥 ∈ ℂ ↦ 1)
42, 3fnmpti 6620 . . . . . . . . 9 (ℂ × {1}) Fn ℂ
5 fnresi 6606 . . . . . . . . . . . . 13 ( I ↾ ℂ) Fn ℂ
6 df-idp 26114 . . . . . . . . . . . . . 14 Xp = ( I ↾ ℂ)
76fneq1i 6574 . . . . . . . . . . . . 13 (Xp Fn ℂ ↔ ( I ↾ ℂ) Fn ℂ)
85, 7mpbir 231 . . . . . . . . . . . 12 Xp Fn ℂ
98a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → Xp Fn ℂ)
10 cjf 15003 . . . . . . . . . . . . 13 ∗:ℂ⟶ℂ
11 ffn 6647 . . . . . . . . . . . . 13 (∗:ℂ⟶ℂ → ∗ Fn ℂ)
1210, 11ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ∗ Fn ℂ
1312a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ∗ Fn ℂ)
141a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ℂ ∈ V)
15 inidm 4175 . . . . . . . . . . 11 (ℂ ∩ ℂ) = ℂ
169, 13, 14, 14, 15offn 7618 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (Xpf · ∗) Fn ℂ)
1716mptru 1548 . . . . . . . . 9 (Xpf · ∗) Fn ℂ
18 fnfvof 7622 . . . . . . . . 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 7133 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((ℂ × {1})‘𝑥) = 1)
2221oveq1d 7356 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1})‘𝑥) + ((Xpf · ∗)‘𝑥)) = (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
2320, 22eqtrd 2765 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)))
24 fnfvof 7622 . . . . . . . . . 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 6818 . . . . . . . . . . 11 (Xp𝑥) = (( I ↾ ℂ)‘𝑥)
28 fvres 6836 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘𝑥) = ( I ‘𝑥))
2927, 28eqtrid 2777 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → (Xp𝑥) = ( I ‘𝑥))
30 fvi 6893 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℂ → ( I ‘𝑥) = 𝑥)
3129, 30eqtrd 2765 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℂ → (Xp𝑥) = 𝑥)
3231oveq1d 7356 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xp𝑥) · (∗‘𝑥)) = (𝑥 · (∗‘𝑥)))
3326, 32eqtrd 2765 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → ((Xpf · ∗)‘𝑥) = (𝑥 · (∗‘𝑥)))
3433oveq2d 7357 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → (1 + ((Xpf · ∗)‘𝑥)) = (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
3523, 34eqtrd 2765 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
36 1red 11105 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 1 ∈ ℝ)
37 cjmulrcl 15043 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → (𝑥 · (∗‘𝑥)) ∈ ℝ)
38 0lt1 11631 . . . . . . . 8 0 < 1
3938a1i 11 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 0 < 1)
40 cjmulge0 15045 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ℂ → 0 ≤ (𝑥 · (∗‘𝑥)))
4136, 37, 39, 40addgtge0d 11683 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℂ → 0 < (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))))
4241gt0ne0d 11673 . . . . 5 (𝑥 ∈ ℂ → (1 + (𝑥 · (∗‘𝑥))) ≠ 0)
4335, 42eqnetrd 2993 . . . 4 (𝑥 ∈ ℂ → (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) ≠ 0)
4443neneqd 2931 . . 3 (𝑥 ∈ ℂ → ¬ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0)
4544nrex 3058 . 2 ¬ ∃𝑥 ∈ ℂ (((ℂ × {1}) ∘f + (Xpf · ∗))‘𝑥) = 0
46 ssid 3955 . . . . 5 ℂ ⊆ ℂ
47 ax-1cn 11056 . . . . 5 1 ∈ ℂ
48 plyconst 26131 . . . . 5 ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ))
4946, 47, 48mp2an 692 . . . 4 (ℂ × {1}) ∈ (Poly‘ℂ)
50 plyid 26134 . . . . . 6 ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → Xp ∈ (Poly‘ℂ))
5146, 47, 50mp2an 692 . . . . 5 Xp ∈ (Poly‘ℂ)
52 plymulcl 26146 . . . . 5 ((Xp ∈ (Poly‘ℂ) ∧ ∗ ∈ (Poly‘ℂ)) → (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ))
5351, 52mpan 690 . . . 4 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (Xpf · ∗) ∈ (Poly‘ℂ))
54 plyaddcl 26145 . . . 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 26158 . . . . . 6 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → (deg‘∗) ∈ ℕ0)
57 nn0p1nn 12412 . . . . . . 7 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → ((deg‘∗) + 1) ∈ ℕ)
58 nn0cn 12383 . . . . . . . . 9 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → (deg‘∗) ∈ ℂ)
59 1cnd 11099 . . . . . . . . 9 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → 1 ∈ ℂ)
6058, 59addcomd 11307 . . . . . . . 8 ((deg‘∗) ∈ ℕ0 → ((deg‘∗) + 1) = (1 + (deg‘∗)))
6160eleq1d 2814 . . . . . . 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 11104 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℝ
65 cjre 15038 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℝ → (∗‘1) = 1)
6664, 65ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (∗‘1) = 1
67 ax-1ne0 11067 . . . . . . . . 9 1 ≠ 0
6866, 67eqnetri 2996 . . . . . . . 8 (∗‘1) ≠ 0
69 ne0p 26132 . . . . . . . 8 ((1 ∈ ℂ ∧ (∗‘1) ≠ 0) → ∗ ≠ 0𝑝)
7047, 68, 69mp2an 692 . . . . . . 7 ∗ ≠ 0𝑝
716fveq1i 6818 . . . . . . . . . . . . 13 (Xp‘1) = (( I ↾ ℂ)‘1)
72 fvres 6836 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘1) = ( I ‘1))
7347, 72ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . 13 (( I ↾ ℂ)‘1) = ( I ‘1)
7471, 73eqtri 2753 . . . . . . . . . . . 12 (Xp‘1) = ( I ‘1)
75 fvi 6893 . . . . . . . . . . . . 13 (1 ∈ V → ( I ‘1) = 1)
762, 75ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 ( I ‘1) = 1
7774, 76eqtri 2753 . . . . . . . . . . 11 (Xp‘1) = 1
7877, 67eqnetri 2996 . . . . . . . . . 10 (Xp‘1) ≠ 0
79 ne0p 26132 . . . . . . . . . 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 26190 . . . . . . . . . 10 (deg‘Xp) = 1
8382eqcomi 2739 . . . . . . . . 9 1 = (deg‘Xp)
84 eqid 2730 . . . . . . . . 9 (deg‘∗) = (deg‘∗)
8583, 84dgrmul 26196 . . . . . . . 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 2814 . . . . 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 12166 . . . . . . 7 (∗ ∈ (Poly‘ℂ) → 0 < (deg‘(Xpf · ∗)))
92 0dgr 26170 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℂ → (deg‘(ℂ × {1})) = 0)
9347, 92ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (deg‘(ℂ × {1})) = 0
9493eqcomi 2739 . . . . . . . 8 0 = (deg‘(ℂ × {1}))
95 eqid 2730 . . . . . . . 8 (deg‘(Xpf · ∗)) = (deg‘(Xpf · ∗))
9694, 95dgradd2 26194 . . . . . . 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 2814 . . . . 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 27010 . . 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 1541  wtru 1542  wcel 2110  wne 2926  wrex 3054  Vcvv 3434  wss 3900  {csn 4574   class class class wbr 5089   I cid 5508   × cxp 5612  cres 5616   Fn wfn 6472  wf 6473  cfv 6477  (class class class)co 7341  f cof 7603  cc 10996  cr 10997  0cc0 10998  1c1 10999   + caddc 11001   · cmul 11003   < clt 11138  cn 12117  0cn0 12373  ccj 14995  0𝑝c0p 25590  Polycply 26109  Xpcidp 26110  degcdgr 26112
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2179  ax-ext 2702  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7663  ax-inf2 9526  ax-cnex 11054  ax-resscn 11055  ax-1cn 11056  ax-icn 11057  ax-addcl 11058  ax-addrcl 11059  ax-mulcl 11060  ax-mulrcl 11061  ax-mulcom 11062  ax-addass 11063  ax-mulass 11064  ax-distr 11065  ax-i2m1 11066  ax-1ne0 11067  ax-1rid 11068  ax-rnegex 11069  ax-rrecex 11070  ax-cnre 11071  ax-pre-lttri 11072  ax-pre-lttrn 11073  ax-pre-ltadd 11074  ax-pre-mulgt0 11075  ax-pre-sup 11076  ax-addf 11077
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3344  df-reu 3345  df-rab 3394  df-v 3436  df-sbc 3740  df-csb 3849  df-dif 3903  df-un 3905  df-in 3907  df-ss 3917  df-pss 3920  df-nul 4282  df-if 4474  df-pw 4550  df-sn 4575  df-pr 4577  df-tp 4579  df-op 4581  df-uni 4858  df-int 4896  df-iun 4941  df-iin 4942  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-tr 5197  df-id 5509  df-eprel 5514  df-po 5522  df-so 5523  df-fr 5567  df-se 5568  df-we 5569  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-pred 6244  df-ord 6305  df-on 6306  df-lim 6307  df-suc 6308  df-iota 6433  df-fun 6479  df-fn 6480  df-f 6481  df-f1 6482  df-fo 6483  df-f1o 6484  df-fv 6485  df-isom 6486  df-riota 7298  df-ov 7344  df-oprab 7345  df-mpo 7346  df-of 7605  df-om 7792  df-1st 7916  df-2nd 7917  df-supp 8086  df-frecs 8206  df-wrecs 8237  df-recs 8286  df-rdg 8324  df-1o 8380  df-2o 8381  df-er 8617  df-map 8747  df-pm 8748  df-ixp 8817  df-en 8865  df-dom 8866  df-sdom 8867  df-fin 8868  df-fsupp 9241  df-fi 9290  df-sup 9321  df-inf 9322  df-oi 9391  df-card 9824  df-pnf 11140  df-mnf 11141  df-xr 11142  df-ltxr 11143  df-le 11144  df-sub 11338  df-neg 11339  df-div 11767  df-nn 12118  df-2 12180  df-3 12181  df-4 12182  df-5 12183  df-6 12184  df-7 12185  df-8 12186  df-9 12187  df-n0 12374  df-z 12461  df-dec 12581  df-uz 12725  df-q 12839  df-rp 12883  df-xneg 13003  df-xadd 13004  df-xmul 13005  df-ioo 13241  df-ioc 13242  df-ico 13243  df-icc 13244  df-fz 13400  df-fzo 13547  df-fl 13688  df-mod 13766  df-seq 13901  df-exp 13961  df-fac 14173  df-bc 14202  df-hash 14230  df-shft 14966  df-cj 14998  df-re 14999  df-im 15000  df-sqrt 15134  df-abs 15135  df-limsup 15370  df-clim 15387  df-rlim 15388  df-sum 15586  df-ef 15966  df-sin 15968  df-cos 15969  df-pi 15971  df-struct 17050  df-sets 17067  df-slot 17085  df-ndx 17097  df-base 17113  df-ress 17134  df-plusg 17166  df-mulr 17167  df-starv 17168  df-sca 17169  df-vsca 17170  df-ip 17171  df-tset 17172  df-ple 17173  df-ds 17175  df-unif 17176  df-hom 17177  df-cco 17178  df-rest 17318  df-topn 17319  df-0g 17337  df-gsum 17338  df-topgen 17339  df-pt 17340  df-prds 17343  df-xrs 17398  df-qtop 17403  df-imas 17404  df-xps 17406  df-mre 17480  df-mrc 17481  df-acs 17483  df-mgm 18540  df-sgrp 18619  df-mnd 18635  df-submnd 18684  df-mulg 18973  df-cntz 19222  df-cmn 19687  df-psmet 21276  df-xmet 21277  df-met 21278  df-bl 21279  df-mopn 21280  df-fbas 21281  df-fg 21282  df-cnfld 21285  df-top 22802  df-topon 22819  df-topsp 22841  df-bases 22854  df-cld 22927  df-ntr 22928  df-cls 22929  df-nei 23006  df-lp 23044  df-perf 23045  df-cn 23135  df-cnp 23136  df-haus 23223  df-cmp 23295  df-tx 23470  df-hmeo 23663  df-fil 23754  df-fm 23846  df-flim 23847  df-flf 23848  df-xms 24228  df-ms 24229  df-tms 24230  df-cncf 24791  df-0p 25591  df-limc 25787  df-dv 25788  df-ply 26113  df-idp 26114  df-coe 26115  df-dgr 26116  df-log 26485  df-cxp 26486
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator