Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  coeid3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem coeid3 24941
 Description: Reconstruct a polynomial as an explicit sum of the coefficient function up to at least the degree of the polynomial. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
dgrub.1 𝐴 = (coeff‘𝐹)
dgrub.2 𝑁 = (deg‘𝐹)
Assertion
Ref Expression
coeid3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝐹𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑘   𝑘,𝐹   𝑆,𝑘   𝑘,𝑀   𝑘,𝑁   𝑘,𝑋

Proof of Theorem coeid3
StepHypRef Expression
1 dgrub.1 . . . 4 𝐴 = (coeff‘𝐹)
2 dgrub.2 . . . 4 𝑁 = (deg‘𝐹)
31, 2coeid2 24940 . . 3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝐹𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
433adant2 1128 . 2 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝐹𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
5 fzss2 13001 . . . 4 (𝑀 ∈ (ℤ𝑁) → (0...𝑁) ⊆ (0...𝑀))
653ad2ant2 1131 . . 3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (0...𝑁) ⊆ (0...𝑀))
7 elfznn0 13054 . . . 4 (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 𝑘 ∈ ℕ0)
81coef3 24933 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
983ad2ant1 1130 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
109ffvelrnda 6847 . . . . 5 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴𝑘) ∈ ℂ)
11 expcl 13502 . . . . . 6 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑋𝑘) ∈ ℂ)
12113ad2antl3 1184 . . . . 5 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑋𝑘) ∈ ℂ)
1310, 12mulcld 10704 . . . 4 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) ∈ ℂ)
147, 13sylan2 595 . . 3 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) ∈ ℂ)
15 eldifn 4035 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → ¬ 𝑘 ∈ (0...𝑁))
1615adantl 485 . . . . . 6 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ¬ 𝑘 ∈ (0...𝑁))
17 simpl1 1188 . . . . . . . . 9 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
18 eldifi 4034 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → 𝑘 ∈ (0...𝑀))
19 elfzuz 12957 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ (0...𝑀) → 𝑘 ∈ (ℤ‘0))
2018, 19syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → 𝑘 ∈ (ℤ‘0))
2120adantl 485 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → 𝑘 ∈ (ℤ‘0))
22 nn0uz 12325 . . . . . . . . . 10 0 = (ℤ‘0)
2321, 22eleqtrrdi 2863 . . . . . . . . 9 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → 𝑘 ∈ ℕ0)
241, 2dgrub 24935 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑘) ≠ 0) → 𝑘𝑁)
25243expia 1118 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝐴𝑘) ≠ 0 → 𝑘𝑁))
2617, 23, 25syl2anc 587 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴𝑘) ≠ 0 → 𝑘𝑁))
27 simpl2 1189 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → 𝑀 ∈ (ℤ𝑁))
28 eluzel2 12292 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ (ℤ𝑁) → 𝑁 ∈ ℤ)
2927, 28syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → 𝑁 ∈ ℤ)
30 elfz5 12953 . . . . . . . . 9 ((𝑘 ∈ (ℤ‘0) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↔ 𝑘𝑁))
3121, 29, 30syl2anc 587 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↔ 𝑘𝑁))
3226, 31sylibrd 262 . . . . . . 7 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴𝑘) ≠ 0 → 𝑘 ∈ (0...𝑁)))
3332necon1bd 2969 . . . . . 6 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (¬ 𝑘 ∈ (0...𝑁) → (𝐴𝑘) = 0))
3416, 33mpd 15 . . . . 5 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (𝐴𝑘) = 0)
3534oveq1d 7170 . . . 4 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = (0 · (𝑋𝑘)))
36 elfznn0 13054 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (0...𝑀) → 𝑘 ∈ ℕ0)
3718, 36syl 17 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
3837, 12sylan2 595 . . . . 5 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (𝑋𝑘) ∈ ℂ)
3938mul02d 10881 . . . 4 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (0 · (𝑋𝑘)) = 0)
4035, 39eqtrd 2793 . . 3 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = 0)
41 fzfid 13395 . . 3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (0...𝑀) ∈ Fin)
426, 14, 40, 41fsumss 15135 . 2 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
434, 42eqtrd 2793 1 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝐹𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2951   ∖ cdif 3857   ⊆ wss 3860   class class class wbr 5035  ⟶wf 6335  ‘cfv 6339  (class class class)co 7155  ℂcc 10578  0cc0 10580   · cmul 10585   ≤ cle 10719  ℕ0cn0 11939  ℤcz 12025  ℤ≥cuz 12287  ...cfz 12944  ↑cexp 13484  Σcsu 15095  Polycply 24885  coeffccoe 24887  degcdgr 24888 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2729  ax-rep 5159  ax-sep 5172  ax-nul 5179  ax-pow 5237  ax-pr 5301  ax-un 7464  ax-inf2 9142  ax-cnex 10636  ax-resscn 10637  ax-1cn 10638  ax-icn 10639  ax-addcl 10640  ax-addrcl 10641  ax-mulcl 10642  ax-mulrcl 10643  ax-mulcom 10644  ax-addass 10645  ax-mulass 10646  ax-distr 10647  ax-i2m1 10648  ax-1ne0 10649  ax-1rid 10650  ax-rnegex 10651  ax-rrecex 10652  ax-cnre 10653  ax-pre-lttri 10654  ax-pre-lttrn 10655  ax-pre-ltadd 10656  ax-pre-mulgt0 10657  ax-pre-sup 10658  ax-addf 10659 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2557  df-eu 2588  df-clab 2736  df-cleq 2750  df-clel 2830  df-nfc 2901  df-ne 2952  df-nel 3056  df-ral 3075  df-rex 3076  df-reu 3077  df-rmo 3078  df-rab 3079  df-v 3411  df-sbc 3699  df-csb 3808  df-dif 3863  df-un 3865  df-in 3867  df-ss 3877  df-pss 3879  df-nul 4228  df-if 4424  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4802  df-int 4842  df-iun 4888  df-br 5036  df-opab 5098  df-mpt 5116  df-tr 5142  df-id 5433  df-eprel 5438  df-po 5446  df-so 5447  df-fr 5486  df-se 5487  df-we 5488  df-xp 5533  df-rel 5534  df-cnv 5535  df-co 5536  df-dm 5537  df-rn 5538  df-res 5539  df-ima 5540  df-pred 6130  df-ord 6176  df-on 6177  df-lim 6178  df-suc 6179  df-iota 6298  df-fun 6341  df-fn 6342  df-f 6343  df-f1 6344  df-fo 6345  df-f1o 6346  df-fv 6347  df-isom 6348  df-riota 7113  df-ov 7158  df-oprab 7159  df-mpo 7160  df-of 7410  df-om 7585  df-1st 7698  df-2nd 7699  df-wrecs 7962  df-recs 8023  df-rdg 8061  df-1o 8117  df-er 8304  df-map 8423  df-pm 8424  df-en 8533  df-dom 8534  df-sdom 8535  df-fin 8536  df-sup 8944  df-inf 8945  df-oi 9012  df-card 9406  df-pnf 10720  df-mnf 10721  df-xr 10722  df-ltxr 10723  df-le 10724  df-sub 10915  df-neg 10916  df-div 11341  df-nn 11680  df-2 11742  df-3 11743  df-n0 11940  df-z 12026  df-uz 12288  df-rp 12436  df-fz 12945  df-fzo 13088  df-fl 13216  df-seq 13424  df-exp 13485  df-hash 13746  df-cj 14511  df-re 14512  df-im 14513  df-sqrt 14647  df-abs 14648  df-clim 14898  df-rlim 14899  df-sum 15096  df-0p 24375  df-ply 24889  df-coe 24891  df-dgr 24892 This theorem is referenced by:  dvply2g  24985  aannenlem1  25028
 Copyright terms: Public domain W3C validator