Theorem coe1termlem 26452

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 3962	. . . 4 ⊢ ℂ ⊆ ℂ
2		coe1term.1	. . . . 5 ⊢ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ (𝐴 · (𝑧↑𝑁)))
3	2	ply1term 26398	. . . 4 ⊢ ((ℂ ⊆ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐹 ∈ (Poly‘ℂ))
4	1, 3	mp3an1 1477	. . 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 11216	. . . . . 6 ⊢ 0 ∈ ℂ
8		ifcl 4538	. . . . . 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 7117	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)):ℕ0⟶ℂ)
12		eqid 2766	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0)) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))
13		eqeq1 2770	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑛 = 𝑘 → (𝑛 = 𝑁 ↔ 𝑘 = 𝑁))
14	13	ifbid 4516	. . . . . . . 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 4538	. . . . . . . . . 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 7020	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) = if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0))
20	19	neeq1d 3020	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) ≠ 0 ↔ if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) ≠ 0))
21		nn0re 12531	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ∈ ℝ)
22	21	leidd 11798	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → 𝑁 ≤ 𝑁)
23	22	ad2antlr 740	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑁 ≤ 𝑁)
24		iffalse 4501	. . . . . . . . 9 ⊢ (¬ 𝑘 = 𝑁 → if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) = 0)
25	24	necon1ai 2988	. . . . . . . 8 ⊢ (if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) ≠ 0 → 𝑘 = 𝑁)
26	25	breq1d 5124	. . . . . . 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 3160	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → ∀𝑘 ∈ ℕ0 (((𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) ≠ 0 → 𝑘 ≤ 𝑁))
30		plyco0 26386	. . . . 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 26397	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(if(𝑘 = 𝑁, 𝐴, 0) · (𝑧↑𝑘))))
34		elfznn0 13667	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 𝑘 ∈ ℕ0)
35	19	oveq1d 7438	. . . . . . 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 15779	. . . . 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 5210	. . . 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 2804	. . 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 26421	. 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 4498	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → if(𝑛 = 𝑁, 𝐴, 0) = 𝐴)
47	46, 12	fvmptg 6994	. . . . . . 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 3020	. . . . 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 26438	. . 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 2146   ≠ wne 2961  ∀wral 3082   ⊆ wss 3908  ifcif 4492  {csn 4594   class class class wbr 5114   ↦ cmpt 5197   “ cima 5669  ⟶wf 6539  ‘cfv 6543  (class class class)co 7423  ℂcc 11116  0cc0 11118  1c1 11119   + caddc 11121   · cmul 11123   ≤ cle 11262  ℕ₀cn0 12522  ℤ_≥cuz 12880  ...cfz 13553  ↑cexp 14117  Σcsu 15763  Polycply 26378  coeffccoe 26380  degcdgr 26381

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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2738  ax-rep 5243  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pow 5341  ax-pr 5409  ax-un 7745  ax-inf2 9620  ax-cnex 11174  ax-resscn 11175  ax-1cn 11176  ax-icn 11177  ax-addcl 11178  ax-addrcl 11179  ax-mulcl 11180  ax-mulrcl 11181  ax-mulcom 11182  ax-addass 11183  ax-mulass 11184  ax-distr 11185  ax-i2m1 11186  ax-1ne0 11187  ax-1rid 11188  ax-rnegex 11189  ax-rrecex 11190  ax-cnre 11191  ax-pre-lttri 11192  ax-pre-lttrn 11193  ax-pre-ltadd 11194  ax-pre-mulgt0 11195  ax-pre-sup 11196

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 2100  df-mo 2570  df-eu 2600  df-clab 2745  df-cleq 2758  df-clel 2841  df-nfc 2915  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3083  df-rex 3093  df-rmo 3372  df-reu 3373  df-rab 3420  df-v 3460  df-sbc 3748  df-csb 3857  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3928  df-nul 4290  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4878  df-int 4918  df-iun 4963  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5561  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-se 5620  df-we 5621  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6309  df-ord 6370  df-on 6371  df-lim 6372  df-suc 6373  df-iota 6499  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7380  df-ov 7426  df-oprab 7427  df-mpo 7428  df-of 7687  df-om 7872  df-1st 7995  df-2nd 7996  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8703  df-map 8835  df-pm 8836  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-sup 9412  df-inf 9413  df-oi 9482  df-card 9944  df-pnf 11263  df-mnf 11264  df-xr 11265  df-ltxr 11266  df-le 11267  df-sub 11461  df-neg 11462  df-div 11890  df-nn 12252  df-2 12321  df-3 12322  df-n0 12523  df-z 12610  df-uz 12881  df-rp 13035  df-fz 13554  df-fzo 13702  df-fl 13845  df-seq 14058  df-exp 14118  df-hash 14387  df-cj 15176  df-re 15177  df-im 15178  df-sqrt 15312  df-abs 15313  df-clim 15565  df-rlim 15566  df-sum 15764  df-0p 25866  df-ply 26382  df-coe 26384  df-dgr 26385

This theorem is used by:  coe1term  26453  dgr1term  26454