Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  cos9thpiminply Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cos9thpiminply 34420
Description: The polynomial ((𝑋↑3) + (( -3 · 𝑋) + 1)) is the minimal polynomial for 𝐴 over ℚ, and its degree is 3. (Contributed by Thierry Arnoux, 14-Nov-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
cos9thpiminplylem3.1 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
cos9thpiminplylem4.2 𝑍 = (𝑂↑𝑐(1 / 3))
cos9thpiminplylem5.3 𝐴 = (𝑍 + (1 / 𝑍))
cos9thpiminply.q 𝑄 = (ℂfld ↾s ℚ)
cos9thpiminply.4 + = (+g‘𝑃)
cos9thpiminply.5 · = (.r‘𝑃)
cos9thpiminply.6 ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
cos9thpiminply.p 𝑃 = (Poly1‘𝑄)
cos9thpiminply.k 𝐾 = (algSc‘𝑃)
cos9thpiminply.x 𝑋 = (var1‘𝑄)
cos9thpiminply.d 𝐷 = (deg1‘𝑄)
cos9thpiminply.f 𝐹 = ((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))
cos9thpiminply.m 𝑀 = (ℂfld minPoly ℚ)
Assertion
Ref Expression
cos9thpiminply (𝐹 = (𝑀‘𝐴) ∧ (𝐷‘𝐹) = 3)

Proof of Theorem cos9thpiminply
Dummy variables 𝑖 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2761 . . . 4 (ℂfld evalSub1 ℚ) = (ℂfld evalSub1 ℚ)
2 cos9thpiminply.p . . . . 5 𝑃 = (Poly1‘𝑄)
3 cos9thpiminply.q . . . . . 6 𝑄 = (ℂfld ↾s ℚ)
43fveq2i 6888 . . . . 5 (Poly1‘𝑄) = (Poly1‘(ℂfld ↾s ℚ))
52, 4eqtri 2784 . . . 4 𝑃 = (Poly1‘(ℂfld ↾s ℚ))
6 cnfldbas 21682 . . . 4 ℂ = (Base‘ℂfld)
7 cnfldfld 33903 . . . . 5 ℂfld ∈ Field
87a1i 11 . . . 4 (⊤ → ℂfld ∈ Field)
9 cndrng 21707 . . . . . 6 ℂfld ∈ DivRing
10 qsubdrg 21725 . . . . . . 7 (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂfld ↾s ℚ) ∈ DivRing)
1110simpli 489 . . . . . 6 ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld)
1210simpri 491 . . . . . 6 (ℂfld ↾s ℚ) ∈ DivRing
13 issdrg 21045 . . . . . 6 (ℚ ∈ (SubDRing‘ℂfld) ↔ (ℂfld ∈ DivRing ∧ ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂfld ↾s ℚ) ∈ DivRing))
149, 11, 12, 13mpbir3an 1360 . . . . 5 ℚ ∈ (SubDRing‘ℂfld)
1514a1i 11 . . . 4 (⊤ → ℚ ∈ (SubDRing‘ℂfld))
16 cos9thpiminplylem5.3 . . . . 5 𝐴 = (𝑍 + (1 / 𝑍))
17 cos9thpiminplylem4.2 . . . . . . 7 𝑍 = (𝑂↑𝑐(1 / 3))
18 cos9thpiminplylem3.1 . . . . . . . . 9 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
19 ax-icn 11259 . . . . . . . . . . . . 13 i ∈ ℂ
2019a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → i ∈ ℂ)
21 2cnd 12421 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
22 picn 26785 . . . . . . . . . . . . . 14 π ∈ ℂ
2322a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → π ∈ ℂ)
2421, 23mulcld 11329 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
2520, 24mulcld 11329 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
26 3cn 12424 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
2726a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
28 3ne0 12452 . . . . . . . . . . . 12 3 ≠ 0
2928a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ≠ 0)
3025, 27, 29divcld 12093 . . . . . . . . . 10 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
3130efcld 16249 . . . . . . . . 9 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
3218, 31eqeltrid 2865 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
3327, 29reccld 12086 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 / 3) ∈ ℂ)
3432, 33cxpcld 27036 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂↑𝑐(1 / 3)) ∈ ℂ)
3517, 34eqeltrid 2865 . . . . . 6 (⊤ → 𝑍 ∈ ℂ)
3617a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑍 = (𝑂↑𝑐(1 / 3)))
3718a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
3830efne0d 16263 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 0)
3937, 38eqnetrd 3023 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑂 ≠ 0)
4032, 39, 33cxpne0d 27041 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝑂↑𝑐(1 / 3)) ≠ 0)
4136, 40eqnetrd 3023 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑍 ≠ 0)
4235, 41reccld 12086 . . . . . 6 (⊤ → (1 / 𝑍) ∈ ℂ)
4335, 42addcld 11328 . . . . 5 (⊤ → (𝑍 + (1 / 𝑍)) ∈ ℂ)
4416, 43eqeltrid 2865 . . . 4 (⊤ → 𝐴 ∈ ℂ)
45 cnfld0 21702 . . . 4 0 = (0g‘ℂfld)
46 cos9thpiminply.m . . . 4 𝑀 = (ℂfld minPoly ℚ)
47 eqid 2761 . . . 4 (0g‘𝑃) = (0g‘𝑃)
48 cos9thpiminply.4 . . . . . 6 + = (+g‘𝑃)
49 cos9thpiminply.5 . . . . . 6 · = (.r‘𝑃)
50 cos9thpiminply.6 . . . . . 6 ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
51 cos9thpiminply.k . . . . . 6 𝐾 = (algSc‘𝑃)
52 cos9thpiminply.x . . . . . 6 𝑋 = (var1‘𝑄)
53 cos9thpiminply.d . . . . . 6 𝐷 = (deg1‘𝑄)
54 cos9thpiminply.f . . . . . 6 𝐹 = ((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))
5518, 17, 16, 3, 48, 49, 50, 2, 51, 52, 53, 54, 44cos9thpiminplylem6 34419 . . . . 5 (⊤ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝐴) = ((𝐴↑3) + (( -3 · 𝐴) + 1)))
5618, 17, 16cos9thpiminplylem5 34418 . . . . 5 ((𝐴↑3) + (( -3 · 𝐴) + 1)) = 0
5755, 56eqtrdi 2812 . . . 4 (⊤ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝐴) = 0)
583qrng0 27948 . . . . 5 0 = (0g‘𝑄)
59 eqid 2761 . . . . 5 (eval1‘𝑄) = (eval1‘𝑄)
60 eqid 2761 . . . . 5 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
613qfld 33859 . . . . . 6 𝑄 ∈ Field
6261a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 𝑄 ∈ Field)
633qdrng 27947 . . . . . . . . . . 11 𝑄 ∈ DivRing
6463a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝑄 ∈ DivRing)
6564drngringd 20988 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑄 ∈ Ring)
662ply1ring 22565 . . . . . . . . 9 (𝑄 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
6765, 66syl 18 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑃 ∈ Ring)
6867ringgrpd 20469 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑃 ∈ Grp)
69 eqid 2761 . . . . . . . . 9 (mulGrp‘𝑃) = (mulGrp‘𝑃)
7069, 60mgpbas 20365 . . . . . . . 8 (Base‘𝑃) = (Base‘(mulGrp‘𝑃))
7169ringmgp 20465 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ Ring → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
7267, 71syl 18 . . . . . . . 8 (⊤ → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
73 3nn0 12624 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℕ0
7473a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℕ0)
7552, 2, 60vr1cl 22535 . . . . . . . . 9 (𝑄 ∈ Ring → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
7665, 75syl 18 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
7770, 50, 72, 74, 76mulgnn0cld 19305 . . . . . . 7 (⊤ → (3 ↑ 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
782ply1sca 22570 . . . . . . . . . . . 12 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 = (Scalar‘𝑃))
7963, 78ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 𝑄 = (Scalar‘𝑃)
802ply1lmod 22569 . . . . . . . . . . . 12 (𝑄 ∈ Ring → 𝑃 ∈ LMod)
8165, 80syl 18 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 𝑃 ∈ LMod)
823qrngbas 27946 . . . . . . . . . . 11 ℚ = (Base‘𝑄)
8351, 79, 67, 81, 82, 60asclf 22189 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝐾:ℚ⟶(Base‘𝑃))
8474nn0zd 12718 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℤ)
85 zq 13081 . . . . . . . . . . 11 (3 ∈ ℤ → 3 ∈ ℚ)
86 qnegcl 13094 . . . . . . . . . . 11 (3 ∈ ℚ → -3 ∈ ℚ)
8784, 85, 863syl 19 . . . . . . . . . 10 (⊤ → -3 ∈ ℚ)
8883, 87ffvelcdmd 7085 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝐾‘ -3) ∈ (Base‘𝑃))
8960, 49, 67, 88, 76ringcld 20484 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝐾‘ -3) · 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
90 1zzd 12727 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
91 zq 13081 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℤ → 1 ∈ ℚ)
9290, 91syl 18 . . . . . . . . 9 (⊤ → 1 ∈ ℚ)
9383, 92ffvelcdmd 7085 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐾‘1) ∈ (Base‘𝑃))
9460, 48, 68, 89, 93grpcld 19158 . . . . . . 7 (⊤ → (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)) ∈ (Base‘𝑃))
9560, 48, 68, 77, 94grpcld 19158 . . . . . 6 (⊤ → ((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) ∈ (Base‘𝑃))
9654, 95eqeltrid 2865 . . . . 5 (⊤ → 𝐹 ∈ (Base‘𝑃))
9762fldcrngd 20995 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑄 ∈ CRing)
9859, 2, 60, 97, 82, 96evl1fvf 34095 . . . . . . . 8 (⊤ → ((eval1‘𝑄)‘𝐹):ℚ⟶ℚ)
9998ffnd 6710 . . . . . . 7 (⊤ → ((eval1‘𝑄)‘𝐹) Fn ℚ)
100 fniniseg2 7061 . . . . . . 7 (((eval1‘𝑄)‘𝐹) Fn ℚ → (◡((eval1‘𝑄)‘𝐹) “ {0}) = {𝑥 ∈ ℚ ∣ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0})
10199, 100syl 18 . . . . . 6 (⊤ → (◡((eval1‘𝑄)‘𝐹) “ {0}) = {𝑥 ∈ ℚ ∣ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0})
10259, 82evl1fval1 22649 . . . . . . . . . . . . . . 15 (eval1‘𝑄) = (𝑄 evalSub1 ℚ)
103102a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℚ → (eval1‘𝑄) = (𝑄 evalSub1 ℚ))
104103fveq1d 6887 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → ((eval1‘𝑄)‘𝐹) = ((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹))
105104fveq1d 6887 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
106 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑄 evalSub1 ℚ) = (𝑄 evalSub1 ℚ)
107 cncrng 21699 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ℂfld ∈ CRing
108107a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℂfld ∈ CRing)
10911a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld))
11097mptru 1577 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝑄 ∈ CRing
111110a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ CRing)
112111crngringd 20473 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ Ring)
11382subrgid 20825 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑄 ∈ Ring → ℚ ∈ (SubRing‘𝑄))
114112, 113syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℚ ∈ (SubRing‘𝑄))
11596mptru 1577 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐹 ∈ (Base‘𝑃)
116115a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → 𝐹 ∈ (Base‘𝑃))
1173, 1, 106, 2, 3, 60, 108, 109, 114, 116ressply1evls1 34097 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℚ → ((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹) = (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ))
118117fveq1d 6887 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ)‘𝑥))
119 fvres 6904 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ)‘𝑥) = (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
120118, 119eqtr2d 2797 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
121 qcn 13090 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℂ)
12218, 17, 16, 3, 48, 49, 50, 2, 51, 52, 53, 54, 121cos9thpiminplylem6 34419 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = ((𝑥↑3) + (( -3 · 𝑥) + 1)))
123105, 120, 1223eqtr2d 2802 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = ((𝑥↑3) + (( -3 · 𝑥) + 1)))
124 id 23 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℚ)
125124cos9thpiminplylem2 34415 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℚ → ((𝑥↑3) + (( -3 · 𝑥) + 1)) ≠ 0)
126123, 125eqnetrd 3023 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) ≠ 0)
127126neneqd 2961 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℚ → ¬ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
128127rgen 3079 . . . . . . . 8 ∀𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0
129128a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → ∀𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
130 rabeq0 4338 . . . . . . 7 ({𝑥 ∈ ℚ ∣ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0} = ∅ ↔ ∀𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
131129, 130sylibr 237 . . . . . 6 (⊤ → {𝑥 ∈ ℚ ∣ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0} = ∅)
132101, 131eqtrd 2796 . . . . 5 (⊤ → (◡((eval1‘𝑄)‘𝐹) “ {0}) = ∅)
13354a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 𝐹 = ((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))
134133fveq2d 6889 . . . . . 6 (⊤ → (𝐷‘𝐹) = (𝐷‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))))
135 1lt3 12518 . . . . . . . . 9 1 < 3
136135a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 1 < 3)
137 0lt1 11838 . . . . . . . . . . . 12 0 < 1
138137a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 0 < 1)
139138gt0ne0d 11880 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → 1 ≠ 0)
14053, 2, 82, 51, 58deg1scl 26431 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑄 ∈ Ring ∧ 1 ∈ ℚ ∧ 1 ≠ 0) → (𝐷‘(𝐾‘1)) = 0)
14165, 92, 139, 140syl3anc 1398 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘1)) = 0)
142 drngdomn 21003 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 ∈ Domn)
14363, 142mp1i 14 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 𝑄 ∈ Domn)
14427, 29negne0d 11667 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → -3 ≠ 0)
1452, 51, 58, 47, 82ply1scln0 22610 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑄 ∈ Ring ∧ -3 ∈ ℚ ∧ -3 ≠ 0) → (𝐾‘ -3) ≠ (0g‘𝑃))
14665, 87, 144, 145syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐾‘ -3) ≠ (0g‘𝑃))
147107a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℂfld ∈ CRing)
148 drngnzr 21002 . . . . . . . . . . . . . . 15 (ℂfld ∈ DivRing → ℂfld ∈ NzRing)
1499, 148mp1i 14 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℂfld ∈ NzRing)
15011a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld))
15152, 47, 3, 2, 147, 149, 150vr1nz 34125 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 𝑋 ≠ (0g‘𝑃))
15253, 2, 60, 49, 47, 143, 88, 146, 76, 151deg1mul 26433 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (𝐷‘((𝐾‘ -3) · 𝑋)) = ((𝐷‘(𝐾‘ -3)) + (𝐷‘𝑋)))
15353, 2, 82, 51, 58deg1scl 26431 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑄 ∈ Ring ∧ -3 ∈ ℚ ∧ -3 ≠ 0) → (𝐷‘(𝐾‘ -3)) = 0)
15465, 87, 144, 153syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘ -3)) = 0)
155 drngnzr 21002 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 ∈ NzRing)
15663, 155mp1i 14 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → 𝑄 ∈ NzRing)
15753, 2, 52, 156deg1vr 34124 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐷‘𝑋) = 1)
158154, 157oveq12d 7438 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((𝐷‘(𝐾‘ -3)) + (𝐷‘𝑋)) = (0 + 1))
159 1cnd 11302 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
160159addlidd 11511 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (0 + 1) = 1)
161152, 158, 1603eqtrd 2800 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (𝐷‘((𝐾‘ -3) · 𝑋)) = 1)
162138, 141, 1613brtr4d 5137 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘1)) < (𝐷‘((𝐾‘ -3) · 𝑋)))
1632, 53, 65, 60, 48, 89, 93, 162deg1add 26421 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) = (𝐷‘((𝐾‘ -3) · 𝑋)))
164163, 161eqtrd 2796 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) = 1)
16553, 2, 52, 69, 50deg1pw 26439 . . . . . . . . 9 ((𝑄 ∈ NzRing ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝐷‘(3 ↑ 𝑋)) = 3)
166156, 74, 165syl2anc 596 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐷‘(3 ↑ 𝑋)) = 3)
167136, 164, 1663brtr4d 5137 . . . . . . 7 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) < (𝐷‘(3 ↑ 𝑋)))
1682, 53, 65, 60, 48, 77, 94, 167deg1add 26421 . . . . . 6 (⊤ → (𝐷‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))) = (𝐷‘(3 ↑ 𝑋)))
169134, 168, 1663eqtrd 2800 . . . . 5 (⊤ → (𝐷‘𝐹) = 3)
17058, 59, 53, 2, 60, 62, 96, 132, 169ply1dg3rt0irred 34116 . . . 4 (⊤ → 𝐹 ∈ (Irred‘𝑃))
171 eqid 2761 . . . . . . 7 (Irred‘𝑃) = (Irred‘𝑃)
172171, 47irredn0 20653 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ (Irred‘𝑃)) → 𝐹 ≠ (0g‘𝑃))
17367, 170, 172syl2anc 596 . . . . 5 (⊤ → 𝐹 ≠ (0g‘𝑃))
174169fveq2d 6889 . . . . . 6 (⊤ → ((coe1‘𝐹)‘(𝐷‘𝐹)) = ((coe1‘𝐹)‘3))
175133fveq2d 6889 . . . . . . . 8 (⊤ → (coe1‘𝐹) = (coe1‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))))
176175fveq1d 6887 . . . . . . 7 (⊤ → ((coe1‘𝐹)‘3) = ((coe1‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))‘3))
177 cnfldadd 21684 . . . . . . . . . . 11 + = (+g‘ℂfld)
1783, 177ressplusg 17462 . . . . . . . . . 10 (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) → + = (+g‘𝑄))
17911, 178ax-mp 5 . . . . . . . . 9 + = (+g‘𝑄)
1802, 60, 48, 179coe1addfv 22584 . . . . . . . 8 (((𝑄 ∈ Ring ∧ (3 ↑ 𝑋) ∈ (Base‘𝑃) ∧ (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)) ∈ (Base‘𝑃)) ∧ 3 ∈ ℕ0) → ((coe1‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))‘3) = (((coe1‘(3 ↑ 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)))
18165, 77, 94, 74, 180syl31anc 1400 . . . . . . 7 (⊤ → ((coe1‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))‘3) = (((coe1‘(3 ↑ 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)))
182 iftrue 4488 . . . . . . . . . 10 (𝑖 = 3 → if(𝑖 = 3, 1, 0) = 1)
1833qrng1 27949 . . . . . . . . . . 11 1 = (1r‘𝑄)
1842, 52, 50, 65, 74, 58, 183coe1mon 34119 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (coe1‘(3 ↑ 𝑋)) = (𝑖 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑖 = 3, 1, 0)))
185182, 184, 74, 159fvmptd4 7018 . . . . . . . . 9 (⊤ → ((coe1‘(3 ↑ 𝑋))‘3) = 1)
1862, 60, 48, 179coe1addfv 22584 . . . . . . . . . . 11 (((𝑄 ∈ Ring ∧ ((𝐾‘ -3) · 𝑋) ∈ (Base‘𝑃) ∧ (𝐾‘1) ∈ (Base‘𝑃)) ∧ 3 ∈ ℕ0) → ((coe1‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3) = (((coe1‘((𝐾‘ -3) · 𝑋))‘3) + ((coe1‘(𝐾‘1))‘3)))
18765, 89, 93, 74, 186syl31anc 1400 . . . . . . . . . 10 (⊤ → ((coe1‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3) = (((coe1‘((𝐾‘ -3) · 𝑋))‘3) + ((coe1‘(𝐾‘1))‘3)))
1882ply1assa 22517 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑄 ∈ CRing → 𝑃 ∈ AssAlg)
18997, 188syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (⊤ → 𝑃 ∈ AssAlg)
190 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ( ·𝑠 ‘𝑃) = ( ·𝑠 ‘𝑃)
19151, 79, 82, 60, 49, 190asclmul1 22194 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ AssAlg ∧ -3 ∈ ℚ ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑃)) → ((𝐾‘ -3) · 𝑋) = ( -3( ·𝑠 ‘𝑃)𝑋))
192189, 87, 76, 191syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . . . 15 (⊤ → ((𝐾‘ -3) · 𝑋) = ( -3( ·𝑠 ‘𝑃)𝑋))
19370, 50mulg1 19291 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑋 ∈ (Base‘𝑃) → (1 ↑ 𝑋) = 𝑋)
19476, 193syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (⊤ → (1 ↑ 𝑋) = 𝑋)
195194oveq2d 7436 . . . . . . . . . . . . . . 15 (⊤ → ( -3( ·𝑠 ‘𝑃)(1 ↑ 𝑋)) = ( -3( ·𝑠 ‘𝑃)𝑋))
196192, 195eqtr4d 2799 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ((𝐾‘ -3) · 𝑋) = ( -3( ·𝑠 ‘𝑃)(1 ↑ 𝑋)))
197196fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (coe1‘((𝐾‘ -3) · 𝑋)) = (coe1‘( -3( ·𝑠 ‘𝑃)(1 ↑ 𝑋))))
198197fveq1d 6887 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((coe1‘((𝐾‘ -3) · 𝑋))‘3) = ((coe1‘( -3( ·𝑠 ‘𝑃)(1 ↑ 𝑋)))‘3))
199 1nn0 12622 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ0
200199a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ∈ ℕ0)
201 1red 11309 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
202201, 136ltned 11446 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ≠ 3)
20358, 82, 2, 52, 190, 69, 50, 65, 87, 200, 74, 202coe1tmfv2 22594 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((coe1‘( -3( ·𝑠 ‘𝑃)(1 ↑ 𝑋)))‘3) = 0)
204198, 203eqtrd 2796 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ((coe1‘((𝐾‘ -3) · 𝑋))‘3) = 0)
2052, 51, 82, 58coe1scl 22606 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑄 ∈ Ring ∧ 1 ∈ ℚ) → (coe1‘(𝐾‘1)) = (𝑖 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑖 = 0, 1, 0)))
20665, 92, 205syl2anc 596 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (coe1‘(𝐾‘1)) = (𝑖 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑖 = 0, 1, 0)))
207 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → 𝑖 = 3)
20828a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → 3 ≠ 0)
209207, 208eqnetrd 3023 . . . . . . . . . . . . . 14 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → 𝑖 ≠ 0)
210209neneqd 2961 . . . . . . . . . . . . 13 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → ¬ 𝑖 = 0)
211210iffalsed 4493 . . . . . . . . . . . 12 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → if(𝑖 = 0, 1, 0) = 0)
212 0zd 12705 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → 0 ∈ ℤ)
213206, 211, 74, 212fvmptd 7001 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ((coe1‘(𝐾‘1))‘3) = 0)
214204, 213oveq12d 7438 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (((coe1‘((𝐾‘ -3) · 𝑋))‘3) + ((coe1‘(𝐾‘1))‘3)) = (0 + 0))
215 00id 11485 . . . . . . . . . . 11 (0 + 0) = 0
216215a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (0 + 0) = 0)
217187, 214, 2163eqtrd 2800 . . . . . . . . 9 (⊤ → ((coe1‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3) = 0)
218185, 217oveq12d 7438 . . . . . . . 8 (⊤ → (((coe1‘(3 ↑ 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)) = (1 + 0))
219159addridd 11510 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 + 0) = 1)
220218, 219eqtrd 2796 . . . . . . 7 (⊤ → (((coe1‘(3 ↑ 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)) = 1)
221176, 181, 2203eqtrd 2800 . . . . . 6 (⊤ → ((coe1‘𝐹)‘3) = 1)
222174, 221eqtrd 2796 . . . . 5 (⊤ → ((coe1‘𝐹)‘(𝐷‘𝐹)) = 1)
2233fveq2i 6888 . . . . . . 7 (Monic1p‘𝑄) = (Monic1p‘(ℂfld ↾s ℚ))
224223eqcomi 2770 . . . . . 6 (Monic1p‘(ℂfld ↾s ℚ)) = (Monic1p‘𝑄)
2252, 60, 47, 53, 224, 183ismon1p 26461 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Monic1p‘(ℂfld ↾s ℚ)) ↔ (𝐹 ∈ (Base‘𝑃) ∧ 𝐹 ≠ (0g‘𝑃) ∧ ((coe1‘𝐹)‘(𝐷‘𝐹)) = 1))
22696, 173, 222, 225syl3anbrc 1362 . . . 4 (⊤ → 𝐹 ∈ (Monic1p‘(ℂfld ↾s ℚ)))
2271, 5, 6, 8, 15, 44, 45, 46, 47, 57, 170, 226irredminply 34348 . . 3 (⊤ → 𝐹 = (𝑀‘𝐴))
228227, 169jca 521 . 2 (⊤ → (𝐹 = (𝑀‘𝐴) ∧ (𝐷‘𝐹) = 3))
229228mptru 1577 1 (𝐹 = (𝑀‘𝐴) ∧ (𝐷‘𝐹) = 3)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   ∧ wa 401   = wceq 1570  ⊤wtru 1571   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  ∀wral 3077  {crab 3413  ∅c0 4279  ifcif 4482  {csn 4584   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ◡ccnv 5650   ↾ cres 5653   “ cima 5654   Fn wfn 6533  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  0cc0 11200  1c1 11201  ici 11202   + caddc 11203   · cmul 11205   < clt 11343   -cneg 11542   / cdiv 11973  2c2 12397  3c3 12398  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  ℚcq 13075  ↑cexp 14204  expce 16227  πcpi 16232  Basecbs 17387   ↾s cress 17408  +gcplusg 17428  .rcmulr 17429  Scalarcsca 17431   ·𝑠 cvsca 17432  0gc0g 17610  Mndcmnd 18923  .gcmg 19277  mulGrpcmgp 20360  Ringcrg 20459  CRingccrg 20460  Irredcir 20586  NzRingcnzr 20762  SubRingcsubrg 20821  Domncdomn 20944  DivRingcdr 20980  Fieldcfield 20981  SubDRingcsdrg 21043  LModclmod 21135  ℂfldccnfld 21678  AssAlgcasa 22158  algSccascl 22160  var1cv1 22494  Poly1cpl1 22495  coe1cco1 22496   evalSub1 ces1 22631  eval1ce1 22632  deg1cdg1 26372  Monic1pcmn1 26444  ↑𝑐ccxp 26883   minPoly cminply 34331
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 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-inf2 9642  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278  ax-addf 11279  ax-mulf 11280
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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-ofr 7694  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-tpos 8243  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-fi 9403  df-sup 9434  df-inf 9435  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-q 13076  df-rp 13121  df-xneg 13241  df-xadd 13242  df-xmul 13243  df-ioo 13480  df-ioc 13481  df-ico 13482  df-icc 13483  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-fl 13932  df-mod 14010  df-seq 14145  df-exp 14205  df-fac 14418  df-bc 14447  df-hash 14475  df-shft 15220  df-sgn 15240  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-limsup 15638  df-clim 15655  df-rlim 15656  df-sum 15854  df-ef 16233  df-sin 16235  df-cos 16236  df-pi 16238  df-dvds 16423  df-gcd 16665  df-prm 16847  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-rest 17593  df-topn 17594  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-pt 17615  df-prds 17618  df-pws 17620  df-xrs 17674  df-qtop 17679  df-imas 17680  df-xps 17682  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-mhm 18978  df-submnd 18979  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-sbg 19149  df-mulg 19278  df-subg 19333  df-ghm 19428  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-abl 19997  df-mgp 20361  df-rng 20375  df-ur 20408  df-srg 20413  df-ring 20461  df-cring 20462  df-oppr 20567  df-dvdsr 20587  df-unit 20588  df-irred 20589  df-invr 20618  df-dvr 20631  df-rhm 20702  df-nzr 20763  df-subrng 20798  df-subrg 20822  df-rlreg 20946  df-domn 20947  df-idom 20948  df-drng 20982  df-field 20983  df-sdrg 21044  df-lmod 21137  df-lss 21207  df-lsp 21247  df-sra 21448  df-rgmod 21449  df-lidl 21486  df-rsp 21487  df-psmet 21670  df-xmet 21671  df-met 21672  df-bl 21673  df-mopn 21674  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-cnfld 21679  df-assa 22161  df-asp 22162  df-ascl 22163  df-psr 22217  df-mvr 22218  df-mpl 22219  df-opsr 22221  df-evls 22383  df-evl 22384  df-psr1 22498  df-vr1 22499  df-ply1 22500  df-coe1 22501  df-evls1 22633  df-evl1 22634  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-lp 23454  df-perf 23455  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-haus 23633  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-xms 24639  df-ms 24640  df-tms 24641  df-cncf 25199  df-limc 26186  df-dv 26187  df-mdeg 26373  df-deg1 26374  df-mon1 26449  df-uc1p 26450  df-q1p 26451  df-r1p 26452  df-ig1p 26453  df-log 26884  df-cxp 26885  df-irng 34316  df-minply 34332
This theorem is used by:  cos9thpinconstrlem2  34422
  Copyright terms: Public domain W3C validator