MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  coeeq Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem coeeq 26148
Description: If 𝐴 satisfies the properties of the coefficient function, it must be equal to the coefficient function. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Jul-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
coeeq.1 (𝜑𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
coeeq.2 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
coeeq.3 (𝜑𝐴:ℕ0⟶ℂ)
coeeq.4 (𝜑 → (𝐴 “ (ℤ‘(𝑁 + 1))) = {0})
coeeq.5 (𝜑𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))
Assertion
Ref Expression
coeeq (𝜑 → (coeff‘𝐹) = 𝐴)
Distinct variable groups:   𝑧,𝑘,𝐴   𝑘,𝑁,𝑧
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑧,𝑘)   𝑆(𝑧,𝑘)   𝐹(𝑧,𝑘)

Proof of Theorem coeeq
Dummy variables 𝑎 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 coeeq.1 . . 3 (𝜑𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
2 coeval 26144 . . 3 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (coeff‘𝐹) = (𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))))))
31, 2syl 17 . 2 (𝜑 → (coeff‘𝐹) = (𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))))))
4 coeeq.2 . . . 4 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
5 coeeq.4 . . . 4 (𝜑 → (𝐴 “ (ℤ‘(𝑁 + 1))) = {0})
6 coeeq.5 . . . 4 (𝜑𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))
7 fvoveq1 7376 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑁 → (ℤ‘(𝑛 + 1)) = (ℤ‘(𝑁 + 1)))
87imaeq2d 6015 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑁 → (𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = (𝐴 “ (ℤ‘(𝑁 + 1))))
98eqeq1d 2731 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑁 → ((𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ↔ (𝐴 “ (ℤ‘(𝑁 + 1))) = {0}))
10 oveq2 7361 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑁 → (0...𝑛) = (0...𝑁))
1110sumeq1d 15625 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑁 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))
1211mpteq2dv 5189 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑁 → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))
1312eqeq2d 2740 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑁 → (𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))) ↔ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))))
149, 13anbi12d 632 . . . . 5 (𝑛 = 𝑁 → (((𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))) ↔ ((𝐴 “ (ℤ‘(𝑁 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))))
1514rspcev 3579 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐴 “ (ℤ‘(𝑁 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))))
164, 5, 6, 15syl12anc 836 . . 3 (𝜑 → ∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))))
17 coeeq.3 . . . . 5 (𝜑𝐴:ℕ0⟶ℂ)
18 cnex 11109 . . . . . 6 ℂ ∈ V
19 nn0ex 12408 . . . . . 6 0 ∈ V
2018, 19elmap 8805 . . . . 5 (𝐴 ∈ (ℂ ↑m0) ↔ 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
2117, 20sylibr 234 . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ (ℂ ↑m0))
22 coeeu 26146 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → ∃!𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘)))))
231, 22syl 17 . . . 4 (𝜑 → ∃!𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘)))))
24 imaeq1 6010 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = (𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))))
2524eqeq1d 2731 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ↔ (𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0}))
26 fveq1 6825 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎𝑘) = (𝐴𝑘))
2726oveq1d 7368 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘)) = ((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))
2827sumeq2sdv 15628 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝐴 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))
2928mpteq2dv 5189 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))
3029eqeq2d 2740 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝐴 → (𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))) ↔ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))))
3125, 30anbi12d 632 . . . . . 6 (𝑎 = 𝐴 → (((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘)))) ↔ ((𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))))
3231rexbidv 3153 . . . . 5 (𝑎 = 𝐴 → (∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘)))) ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))))
3332riota2 7335 . . . 4 ((𝐴 ∈ (ℂ ↑m0) ∧ ∃!𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))))) → (∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))) ↔ (𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))))) = 𝐴))
3421, 23, 33syl2anc 584 . . 3 (𝜑 → (∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))) ↔ (𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))))) = 𝐴))
3516, 34mpbid 232 . 2 (𝜑 → (𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))))) = 𝐴)
363, 35eqtrd 2764 1 (𝜑 → (coeff‘𝐹) = 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1540  wcel 2109  wrex 3053  ∃!wreu 3343  {csn 4579  cmpt 5176  cima 5626  wf 6482  cfv 6486  crio 7309  (class class class)co 7353  m cmap 8760  cc 11026  0cc0 11028  1c1 11029   + caddc 11031   · cmul 11033  0cn0 12402  cuz 12753  ...cfz 13428  cexp 13986  Σcsu 15611  Polycply 26105  coeffccoe 26107
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 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7675  ax-inf2 9556  ax-cnex 11084  ax-resscn 11085  ax-1cn 11086  ax-icn 11087  ax-addcl 11088  ax-addrcl 11089  ax-mulcl 11090  ax-mulrcl 11091  ax-mulcom 11092  ax-addass 11093  ax-mulass 11094  ax-distr 11095  ax-i2m1 11096  ax-1ne0 11097  ax-1rid 11098  ax-rnegex 11099  ax-rrecex 11100  ax-cnre 11101  ax-pre-lttri 11102  ax-pre-lttrn 11103  ax-pre-ltadd 11104  ax-pre-mulgt0 11105  ax-pre-sup 11106
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 3345  df-reu 3346  df-rab 3397  df-v 3440  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4479  df-pw 4555  df-sn 4580  df-pr 4582  df-op 4586  df-uni 4862  df-int 4900  df-iun 4946  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5518  df-eprel 5523  df-po 5531  df-so 5532  df-fr 5576  df-se 5577  df-we 5578  df-xp 5629  df-rel 5630  df-cnv 5631  df-co 5632  df-dm 5633  df-rn 5634  df-res 5635  df-ima 5636  df-pred 6253  df-ord 6314  df-on 6315  df-lim 6316  df-suc 6317  df-iota 6442  df-fun 6488  df-fn 6489  df-f 6490  df-f1 6491  df-fo 6492  df-f1o 6493  df-fv 6494  df-isom 6495  df-riota 7310  df-ov 7356  df-oprab 7357  df-mpo 7358  df-of 7617  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-1o 8395  df-er 8632  df-map 8762  df-pm 8763  df-en 8880  df-dom 8881  df-sdom 8882  df-fin 8883  df-sup 9351  df-inf 9352  df-oi 9421  df-card 9854  df-pnf 11170  df-mnf 11171  df-xr 11172  df-ltxr 11173  df-le 11174  df-sub 11367  df-neg 11368  df-div 11796  df-nn 12147  df-2 12209  df-3 12210  df-n0 12403  df-z 12490  df-uz 12754  df-rp 12912  df-fz 13429  df-fzo 13576  df-fl 13714  df-seq 13927  df-exp 13987  df-hash 14256  df-cj 15024  df-re 15025  df-im 15026  df-sqrt 15160  df-abs 15161  df-clim 15413  df-rlim 15414  df-sum 15612  df-0p 25587  df-ply 26109  df-coe 26111
This theorem is referenced by:  dgrlem  26150  coeidlem  26158  coeeq2  26163  dgreq  26165  coeaddlem  26170  coemullem  26171  coe1termlem  26179  coecj  26200  coecjOLD  26202  basellem2  27008  aacllem  49790
  Copyright terms: Public domain W3C validator