Theorem coe1termlem 26610

Description: The coefficient function of a monomial. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Jul-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014.)

Hypothesis

Ref	Expression
coe1term.1	⊢ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ (𝐴 · (𝑧↑𝑁)))

Assertion

Ref	Expression
coe1termlem	⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((coeff‘𝐹) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)) ∧ (𝐴 ≠ 0 → (deg‘𝐹) = 𝑁)))

Distinct variable groups:   𝑧,𝑛,𝐴   𝑛,𝑁,𝑧

Allowed substitution hints:   𝐹(𝑧, 𝑛)

Proof of Theorem coe1termlem

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ssid 3935	. . . 4 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
2		coe1term.1	. . . . 5 ⊢ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ (𝐴 · (𝑧↑𝑁)))
3	2	ply1term 26555	. . . 4 ⊢ ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐹 ∈ (Poly‘ℂ))
4	1, 3	mp3an1 1478	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐹 ∈ (Poly‘ℂ))
5		simpr 490	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝑁 ∈ ℕ0)
6		simpl 488	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ ℂ)
7		0cn 11328	. . . . . 6 ⊢ 0 ∈ ℂ
8		ifcl 4531	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 0 ∈ ℂ) → if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0) ∈ ℂ)
9	6, 7, 8	sylancl 598	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0) ∈ ℂ)
10	9	adantr 486	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0) ∈ ℂ)
11	10	fmpttd 7142	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)):ℕ0⟶ℂ)
12		eqid 2763	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))
13		eqeq1 2767	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑛 = 𝑁 ↔ 𝑘 = 𝑁))
14	13	ifbid 4509	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0) = if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0))
15		simpr 490	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℕ0)
16		ifcl 4531	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 0 ∈ ℂ) → if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) ∈ ℂ)
17	6, 7, 16	sylancl 598	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) ∈ ℂ)
18	17	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) ∈ ℂ)
19	12, 14, 15, 18	fvmptd3 7043	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) = if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0))
20	19	neeq1d 3018	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) ≠ 0 ↔ if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) ≠ 0))
21		nn0re 12645	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ∈ ℝ)
22	21	leidd 11912	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ≤ 𝑁)
23	22	ad2antlr 740	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑁 ≤ 𝑁)
24		iffalse 4494	. . . . . . . . 9 ⊢ (¬ 𝑘 = 𝑁 → if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) = 0)
25	24	necon1ai 2986	. . . . . . . 8 ⊢ (if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) ≠ 0 → 𝑘 = 𝑁)
26	25	breq1d 5116	. . . . . . 7 ⊢ (if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) ≠ 0 → (𝑘 ≤ 𝑁 ↔ 𝑁 ≤ 𝑁))
27	23, 26	syl5ibrcom 250	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) ≠ 0 → 𝑘 ≤ 𝑁))
28	20, 27	sylbid 243	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) ≠ 0 → 𝑘 ≤ 𝑁))
29	28	ralrimiva 3158	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ∀𝑘 ∈ ℕ0 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) ≠ 0 → 𝑘 ≤ 𝑁))
30		plyco0 26543	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)):ℕ0⟶ℂ) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)) “ (ℤ≥‘(𝑁 + 1))) = {0} ↔ ∀𝑘 ∈ ℕ0 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) ≠ 0 → 𝑘 ≤ 𝑁)))
31	5, 11, 30	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)) “ (ℤ≥‘(𝑁 + 1))) = {0} ↔ ∀𝑘 ∈ ℕ0 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) ≠ 0 → 𝑘 ≤ 𝑁)))
32	29, 31	mpbird 260	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)) “ (ℤ≥‘(𝑁 + 1))) = {0})
33	2	ply1termlem 26554	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) · (𝑧↑𝑘))))
34		elfznn0 13784	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 𝑘 ∈ ℕ0)
35	19	oveq1d 7461	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = (if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) · (𝑧↑𝑘)))
36	34, 35	sylan2 605	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = (if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) · (𝑧↑𝑘)))
37	36	sumeq2dv 15901	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) · (𝑧↑𝑘)))
38	37	mpteq2dv 5203	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) · (𝑧↑𝑘))))
39	33, 38	eqtr4d 2801	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
40	4, 5, 11, 32, 39	coeeq 26579	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (coeff‘𝐹) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)))
41	4	adantr 486	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ≠ 0) → 𝐹 ∈ (Poly‘ℂ))
42	5	adantr 486	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ≠ 0) → 𝑁 ∈ ℕ0)
43	11	adantr 486	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ≠ 0) → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)):ℕ0⟶ℂ)
44	32	adantr 486	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)) “ (ℤ≥‘(𝑁 + 1))) = {0})
45	39	adantr 486	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ≠ 0) → 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
46		iftrue 4491	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0) = 𝐴)
47	46, 12	fvmptg 7017	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐴 ∈ ℂ) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑁) = 𝐴)
48	47	ancoms 464	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑁) = 𝐴)
49	48	neeq1d 3018	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑁) ≠ 0 ↔ 𝐴 ≠ 0))
50	49	biimpar 483	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ≠ 0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑁) ≠ 0)
51	41, 42, 43, 44, 45, 50	dgreq 26596	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝐴 ≠ 0) → (deg‘𝐹) = 𝑁)
52	51	ex 418	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝐴 ≠ 0 → (deg‘𝐹) = 𝑁))
53	40, 52	jca 521	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ((coeff‘𝐹) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)) ∧ (𝐴 ≠ 0 → (deg‘𝐹) = 𝑁)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080   ⊆ wss 3900  ifcif 4485  {csn 4588   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5190   “ cima 5659  ⟶wf 6557  ‘cfv 6561  (class class class)co 7446  ℂcc 11228  0cc0 11230  1c1 11231   + caddc 11233   · cmul 11235   ≤ cle 11374  ℕ₀cn0 12636  ℤ_≥cuz 12995  ...cfz 13669  ↑cexp 14234  Σcsu 15885  Polycply 26535  coeffccoe 26537  degcdgr 26538

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5236  ax-sep 5253  ax-nul 5264  ax-pow 5332  ax-pr 5396  ax-un 7778  ax-inf2 9672  ax-cnex 11286  ax-resscn 11287  ax-1cn 11288  ax-icn 11289  ax-addcl 11290  ax-addrcl 11291  ax-mulcl 11292  ax-mulrcl 11293  ax-mulcom 11294  ax-addass 11295  ax-mulass 11296  ax-distr 11297  ax-i2m1 11298  ax-1ne0 11299  ax-1rid 11300  ax-rnegex 11301  ax-rrecex 11302  ax-cnre 11303  ax-pre-lttri 11304  ax-pre-lttrn 11305  ax-pre-ltadd 11306  ax-pre-mulgt0 11307  ax-pre-sup 11308

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5551  df-eprel 5556  df-po 5564  df-so 5565  df-fr 5609  df-se 5610  df-we 5611  df-xp 5662  df-rel 5663  df-cnv 5664  df-co 5665  df-dm 5666  df-rn 5667  df-res 5668  df-ima 5669  df-pred 6325  df-ord 6386  df-on 6387  df-lim 6388  df-suc 6389  df-iota 6515  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7403  df-ov 7449  df-oprab 7450  df-mpo 7451  df-of 7720  df-om 7905  df-1st 8028  df-2nd 8029  df-frecs 8330  df-wrecs 8361  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8507  df-er 8748  df-map 8880  df-pm 8881  df-en 9005  df-dom 9006  df-sdom 9007  df-fin 9008  df-sup 9464  df-inf 9465  df-oi 9534  df-card 10050  df-pnf 11375  df-mnf 11376  df-xr 11377  df-ltxr 11378  df-le 11379  df-sub 11573  df-neg 11574  df-div 12004  df-nn 12366  df-2 12435  df-3 12436  df-n0 12637  df-z 12724  df-uz 12996  df-rp 13151  df-fz 13670  df-fzo 13819  df-fl 13962  df-seq 14175  df-exp 14235  df-hash 14505  df-cj 15298  df-re 15299  df-im 15300  df-sqrt 15434  df-abs 15435  df-clim 15687  df-rlim 15688  df-sum 15886  df-0p 26024  df-ply 26539  df-coe 26541  df-dgr 26542

This theorem is used by:  coe1term  26611  dgr1term  26612