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

Theorem coeeq 26460
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 26456 . . 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 18 . 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 7440 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑁 → (ℤ‘(𝑛 + 1)) = (ℤ‘(𝑁 + 1)))
87imaeq2d 6060 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑁 → (𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = (𝐴 “ (ℤ‘(𝑁 + 1))))
98eqeq1d 2764 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑁 → ((𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ↔ (𝐴 “ (ℤ‘(𝑁 + 1))) = {0}))
10 oveq2 7425 . . . . . . . . 9 (𝑛 = 𝑁 → (0...𝑛) = (0...𝑁))
1110sumeq1d 15791 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑁 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))
1211mpteq2dv 5203 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑁 → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))
1312eqeq2d 2773 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑁 → (𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))) ↔ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))))
149, 13anbi12d 644 . . . . 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 850 . . 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 11209 . . . . . 6 ℂ ∈ V
19 nn0ex 12538 . . . . . 6 0 ∈ V
2018, 19elmap 8882 . . . . 5 (𝐴 ∈ (ℂ ↑m0) ↔ 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
2117, 20sylibr 237 . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ (ℂ ↑m0))
22 coeeu 26458 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → ∃!𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘)))))
231, 22syl 18 . . . 4 (𝜑 → ∃!𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘)))))
24 imaeq1 6055 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = (𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))))
2524eqeq1d 2764 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ↔ (𝐴 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0}))
26 fveq1 6881 . . . . . . . . . . 11 (𝑎 = 𝐴 → (𝑎𝑘) = (𝐴𝑘))
2726oveq1d 7432 . . . . . . . . . 10 (𝑎 = 𝐴 → ((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘)) = ((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))
2827sumeq2sdv 15794 . . . . . . . . 9 (𝑎 = 𝐴 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))
2928mpteq2dv 5203 . . . . . . . 8 (𝑎 = 𝐴 → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘))))
3029eqeq2d 2773 . . . . . . 7 (𝑎 = 𝐴 → (𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))) ↔ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝐴𝑘) · (𝑧𝑘)))))
3125, 30anbi12d 644 . . . . . 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 3188 . . . . 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 7399 . . . 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 596 . . 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 235 . 2 (𝜑 → (𝑎 ∈ (ℂ ↑m0)∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑎 “ (ℤ‘(𝑛 + 1))) = {0} ∧ 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑛)((𝑎𝑘) · (𝑧𝑘))))) = 𝐴)
363, 35eqtrd 2797 1 (𝜑 → (coeff‘𝐹) = 𝐴)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wb 209  wa 401   = wceq 1570  wcel 2145  wrex 3088  ∃!wreu 3365  {csn 4587  cmpt 5190  cima 5662  wf 6533  cfv 6537  crio 7373  (class class class)co 7417  m cmap 8830  cc 11126  0cc0 11128  1c1 11129   + caddc 11131   · cmul 11133  0cn0 12532  cuz 12891  ...cfz 13565  cexp 14129  Σcsu 15777  Polycply 26416  coeffccoe 26418
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 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2734  ax-rep 5236  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7740  ax-inf2 9624  ax-cnex 11184  ax-resscn 11185  ax-1cn 11186  ax-icn 11187  ax-addcl 11188  ax-addrcl 11189  ax-mulcl 11190  ax-mulrcl 11191  ax-mulcom 11192  ax-addass 11193  ax-mulass 11194  ax-distr 11195  ax-i2m1 11196  ax-1ne0 11197  ax-1rid 11198  ax-rnegex 11199  ax-rrecex 11200  ax-cnre 11201  ax-pre-lttri 11202  ax-pre-lttrn 11203  ax-pre-ltadd 11204  ax-pre-mulgt0 11205  ax-pre-sup 11206
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 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 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4594  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-se 5613  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7374  df-ov 7420  df-oprab 7421  df-mpo 7422  df-of 7682  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-er 8700  df-map 8832  df-pm 8833  df-en 8957  df-dom 8958  df-sdom 8959  df-fin 8960  df-sup 9416  df-inf 9417  df-oi 9486  df-card 9948  df-pnf 11273  df-mnf 11274  df-xr 11275  df-ltxr 11276  df-le 11277  df-sub 11471  df-neg 11472  df-div 11900  df-nn 12262  df-2 12331  df-3 12332  df-n0 12533  df-z 12620  df-uz 12892  df-rp 13047  df-fz 13566  df-fzo 13714  df-fl 13857  df-seq 14070  df-exp 14130  df-hash 14399  df-cj 15190  df-re 15191  df-im 15192  df-sqrt 15326  df-abs 15327  df-clim 15579  df-rlim 15580  df-sum 15778  df-0p 25904  df-ply 26420  df-coe 26422
This theorem is used by:  dgrlem  26462  coeidlem  26470  coeeq2  26475  dgreq  26477  coeaddlem  26482  coemullem  26483  coe1termlem  26491  coecj  26511  coecjOLD  26513  basellem2  27326  aacllem  50780
  Copyright terms: Public domain W3C validator