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

Theorem coeid3 25683
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 25682 . . 3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝐹𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
433adant2 1131 . 2 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (𝐹𝑋) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
5 fzss2 13523 . . . 4 (𝑀 ∈ (ℤ𝑁) → (0...𝑁) ⊆ (0...𝑀))
653ad2ant2 1134 . . 3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (0...𝑁) ⊆ (0...𝑀))
7 elfznn0 13576 . . . 4 (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 𝑘 ∈ ℕ0)
81coef3 25675 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
983ad2ant1 1133 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
109ffvelcdmda 7071 . . . . 5 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴𝑘) ∈ ℂ)
11 expcl 14027 . . . . . 6 ((𝑋 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑋𝑘) ∈ ℂ)
12113ad2antl3 1187 . . . . 5 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑋𝑘) ∈ ℂ)
1310, 12mulcld 11216 . . . 4 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) ∈ ℂ)
147, 13sylan2 593 . . 3 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) ∈ ℂ)
15 eldifn 4123 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → ¬ 𝑘 ∈ (0...𝑁))
1615adantl 482 . . . . . 6 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ¬ 𝑘 ∈ (0...𝑁))
17 simpl1 1191 . . . . . . . . 9 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
18 eldifi 4122 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → 𝑘 ∈ (0...𝑀))
19 elfzuz 13479 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 ∈ (0...𝑀) → 𝑘 ∈ (ℤ‘0))
2018, 19syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → 𝑘 ∈ (ℤ‘0))
2120adantl 482 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → 𝑘 ∈ (ℤ‘0))
22 nn0uz 12846 . . . . . . . . . 10 0 = (ℤ‘0)
2321, 22eleqtrrdi 2843 . . . . . . . . 9 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → 𝑘 ∈ ℕ0)
241, 2dgrub 25677 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑘) ≠ 0) → 𝑘𝑁)
25243expia 1121 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝐴𝑘) ≠ 0 → 𝑘𝑁))
2617, 23, 25syl2anc 584 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴𝑘) ≠ 0 → 𝑘𝑁))
27 simpl2 1192 . . . . . . . . . 10 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → 𝑀 ∈ (ℤ𝑁))
28 eluzel2 12809 . . . . . . . . . 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 13475 . . . . . . . . 9 ((𝑘 ∈ (ℤ‘0) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↔ 𝑘𝑁))
3121, 29, 30syl2anc 584 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↔ 𝑘𝑁))
3226, 31sylibrd 258 . . . . . . 7 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴𝑘) ≠ 0 → 𝑘 ∈ (0...𝑁)))
3332necon1bd 2957 . . . . . 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 7408 . . . 4 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = (0 · (𝑋𝑘)))
36 elfznn0 13576 . . . . . . 7 (𝑘 ∈ (0...𝑀) → 𝑘 ∈ ℕ0)
3718, 36syl 17 . . . . . 6 (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
3837, 12sylan2 593 . . . . 5 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (𝑋𝑘) ∈ ℂ)
3938mul02d 11394 . . . 4 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (0 · (𝑋𝑘)) = 0)
4035, 39eqtrd 2771 . . 3 (((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = 0)
41 fzfid 13920 . . 3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → (0...𝑀) ∈ Fin)
426, 14, 40, 41fsumss 15653 . 2 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ (ℤ𝑁) ∧ 𝑋 ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐴𝑘) · (𝑋𝑘)))
434, 42eqtrd 2771 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 205  wa 396  w3a 1087   = wceq 1541  wcel 2106  wne 2939  cdif 3941  wss 3944   class class class wbr 5141  wf 6528  cfv 6532  (class class class)co 7393  cc 11090  0cc0 11092   · cmul 11097  cle 11231  0cn0 12454  cz 12540  cuz 12804  ...cfz 13466  cexp 14009  Σcsu 15614  Polycply 25627  coeffccoe 25629  degcdgr 25630
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2702  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7708  ax-inf2 9618  ax-cnex 11148  ax-resscn 11149  ax-1cn 11150  ax-icn 11151  ax-addcl 11152  ax-addrcl 11153  ax-mulcl 11154  ax-mulrcl 11155  ax-mulcom 11156  ax-addass 11157  ax-mulass 11158  ax-distr 11159  ax-i2m1 11160  ax-1ne0 11161  ax-1rid 11162  ax-rnegex 11163  ax-rrecex 11164  ax-cnre 11165  ax-pre-lttri 11166  ax-pre-lttrn 11167  ax-pre-ltadd 11168  ax-pre-mulgt0 11169  ax-pre-sup 11170
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3774  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-nul 4319  df-if 4523  df-pw 4598  df-sn 4623  df-pr 4625  df-op 4629  df-uni 4902  df-int 4944  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-se 5625  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6289  df-ord 6356  df-on 6357  df-lim 6358  df-suc 6359  df-iota 6484  df-fun 6534  df-fn 6535  df-f 6536  df-f1 6537  df-fo 6538  df-f1o 6539  df-fv 6540  df-isom 6541  df-riota 7349  df-ov 7396  df-oprab 7397  df-mpo 7398  df-of 7653  df-om 7839  df-1st 7957  df-2nd 7958  df-frecs 8248  df-wrecs 8279  df-recs 8353  df-rdg 8392  df-1o 8448  df-er 8686  df-map 8805  df-pm 8806  df-en 8923  df-dom 8924  df-sdom 8925  df-fin 8926  df-sup 9419  df-inf 9420  df-oi 9487  df-card 9916  df-pnf 11232  df-mnf 11233  df-xr 11234  df-ltxr 11235  df-le 11236  df-sub 11428  df-neg 11429  df-div 11854  df-nn 12195  df-2 12257  df-3 12258  df-n0 12455  df-z 12541  df-uz 12805  df-rp 12957  df-fz 13467  df-fzo 13610  df-fl 13739  df-seq 13949  df-exp 14010  df-hash 14273  df-cj 15028  df-re 15029  df-im 15030  df-sqrt 15164  df-abs 15165  df-clim 15414  df-rlim 15415  df-sum 15615  df-0p 25116  df-ply 25631  df-coe 25633  df-dgr 25634
This theorem is referenced by:  dvply2g  25727  aannenlem1  25770
  Copyright terms: Public domain W3C validator