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 33972
Description: The polynomial ((𝑋↑3) + ((-3 · 𝑋) + 1)) is the minimal polynomial for 𝐴 over , 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 = (𝑂𝑐(1 / 3))
cos9thpiminplylem5.3 𝐴 = (𝑍 + (1 / 𝑍))
cos9thpiminply.q 𝑄 = (ℂflds ℚ)
cos9thpiminply.4 + = (+g𝑃)
cos9thpiminply.5 · = (.r𝑃)
cos9thpiminply.6 = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
cos9thpiminply.p 𝑃 = (Poly1𝑄)
cos9thpiminply.k 𝐾 = (algSc‘𝑃)
cos9thpiminply.x 𝑋 = (var1𝑄)
cos9thpiminply.d 𝐷 = (deg1𝑄)
cos9thpiminply.f 𝐹 = ((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))
cos9thpiminply.m 𝑀 = (ℂfld minPoly ℚ)
Assertion
Ref Expression
cos9thpiminply (𝐹 = (𝑀𝐴) ∧ (𝐷𝐹) = 3)

Proof of Theorem cos9thpiminply
Dummy variables 𝑖 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2737 . . . 4 (ℂfld evalSub1 ℚ) = (ℂfld evalSub1 ℚ)
2 cos9thpiminply.p . . . . 5 𝑃 = (Poly1𝑄)
3 cos9thpiminply.q . . . . . 6 𝑄 = (ℂflds ℚ)
43fveq2i 6847 . . . . 5 (Poly1𝑄) = (Poly1‘(ℂflds ℚ))
52, 4eqtri 2760 . . . 4 𝑃 = (Poly1‘(ℂflds ℚ))
6 cnfldbas 21330 . . . 4 ℂ = (Base‘ℂfld)
7 cnfldfld 33441 . . . . 5 fld ∈ Field
87a1i 11 . . . 4 (⊤ → ℂfld ∈ Field)
9 cndrng 21370 . . . . . 6 fld ∈ DivRing
10 qsubdrg 21391 . . . . . . 7 (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂflds ℚ) ∈ DivRing)
1110simpli 483 . . . . . 6 ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld)
1210simpri 485 . . . . . 6 (ℂflds ℚ) ∈ DivRing
13 issdrg 20738 . . . . . 6 (ℚ ∈ (SubDRing‘ℂfld) ↔ (ℂfld ∈ DivRing ∧ ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂflds ℚ) ∈ DivRing))
149, 11, 12, 13mpbir3an 1343 . . . . 5 ℚ ∈ (SubDRing‘ℂfld)
1514a1i 11 . . . 4 (⊤ → ℚ ∈ (SubDRing‘ℂfld))
16 cos9thpiminplylem5.3 . . . . 5 𝐴 = (𝑍 + (1 / 𝑍))
17 cos9thpiminplylem4.2 . . . . . . 7 𝑍 = (𝑂𝑐(1 / 3))
18 cos9thpiminplylem3.1 . . . . . . . . 9 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3))
19 ax-icn 11099 . . . . . . . . . . . . 13 i ∈ ℂ
2019a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → i ∈ ℂ)
21 2cnd 12237 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
22 picn 26440 . . . . . . . . . . . . . 14 π ∈ ℂ
2322a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → π ∈ ℂ)
2421, 23mulcld 11166 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
2520, 24mulcld 11166 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
26 3cn 12240 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
2726a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
28 3ne0 12265 . . . . . . . . . . . 12 3 ≠ 0
2928a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ≠ 0)
3025, 27, 29divcld 11931 . . . . . . . . . 10 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
3130efcld 16020 . . . . . . . . 9 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
3218, 31eqeltrid 2841 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
3327, 29reccld 11924 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 / 3) ∈ ℂ)
3432, 33cxpcld 26690 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂𝑐(1 / 3)) ∈ ℂ)
3517, 34eqeltrid 2841 . . . . . 6 (⊤ → 𝑍 ∈ ℂ)
3617a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑍 = (𝑂𝑐(1 / 3)))
3718a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
3830efne0d 16034 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 0)
3937, 38eqnetrd 3000 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑂 ≠ 0)
4032, 39, 33cxpne0d 26695 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝑂𝑐(1 / 3)) ≠ 0)
4136, 40eqnetrd 3000 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑍 ≠ 0)
4235, 41reccld 11924 . . . . . 6 (⊤ → (1 / 𝑍) ∈ ℂ)
4335, 42addcld 11165 . . . . 5 (⊤ → (𝑍 + (1 / 𝑍)) ∈ ℂ)
4416, 43eqeltrid 2841 . . . 4 (⊤ → 𝐴 ∈ ℂ)
45 cnfld0 21364 . . . 4 0 = (0g‘ℂfld)
46 cos9thpiminply.m . . . 4 𝑀 = (ℂfld minPoly ℚ)
47 eqid 2737 . . . 4 (0g𝑃) = (0g𝑃)
48 cos9thpiminply.4 . . . . . 6 + = (+g𝑃)
49 cos9thpiminply.5 . . . . . 6 · = (.r𝑃)
50 cos9thpiminply.6 . . . . . 6 = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
51 cos9thpiminply.k . . . . . 6 𝐾 = (algSc‘𝑃)
52 cos9thpiminply.x . . . . . 6 𝑋 = (var1𝑄)
53 cos9thpiminply.d . . . . . 6 𝐷 = (deg1𝑄)
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 33971 . . . . 5 (⊤ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝐴) = ((𝐴↑3) + ((-3 · 𝐴) + 1)))
5618, 17, 16cos9thpiminplylem5 33970 . . . . 5 ((𝐴↑3) + ((-3 · 𝐴) + 1)) = 0
5755, 56eqtrdi 2788 . . . 4 (⊤ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝐴) = 0)
583qrng0 27605 . . . . 5 0 = (0g𝑄)
59 eqid 2737 . . . . 5 (eval1𝑄) = (eval1𝑄)
60 eqid 2737 . . . . 5 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
613qfld 33397 . . . . . 6 𝑄 ∈ Field
6261a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 𝑄 ∈ Field)
633qdrng 27604 . . . . . . . . . . 11 𝑄 ∈ DivRing
6463a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝑄 ∈ DivRing)
6564drngringd 20687 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑄 ∈ Ring)
662ply1ring 22205 . . . . . . . . 9 (𝑄 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
6765, 66syl 17 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑃 ∈ Ring)
6867ringgrpd 20194 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑃 ∈ Grp)
69 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (mulGrp‘𝑃) = (mulGrp‘𝑃)
7069, 60mgpbas 20097 . . . . . . . 8 (Base‘𝑃) = (Base‘(mulGrp‘𝑃))
7169ringmgp 20191 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ Ring → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
7267, 71syl 17 . . . . . . . 8 (⊤ → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
73 3nn0 12433 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℕ0
7473a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℕ0)
7552, 2, 60vr1cl 22175 . . . . . . . . 9 (𝑄 ∈ Ring → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
7665, 75syl 17 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
7770, 50, 72, 74, 76mulgnn0cld 19042 . . . . . . 7 (⊤ → (3 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
782ply1sca 22210 . . . . . . . . . . . 12 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 = (Scalar‘𝑃))
7963, 78ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 𝑄 = (Scalar‘𝑃)
802ply1lmod 22209 . . . . . . . . . . . 12 (𝑄 ∈ Ring → 𝑃 ∈ LMod)
8165, 80syl 17 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 𝑃 ∈ LMod)
823qrngbas 27603 . . . . . . . . . . 11 ℚ = (Base‘𝑄)
8351, 79, 67, 81, 82, 60asclf 21854 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝐾:ℚ⟶(Base‘𝑃))
8474nn0zd 12527 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℤ)
85 zq 12881 . . . . . . . . . . 11 (3 ∈ ℤ → 3 ∈ ℚ)
86 qnegcl 12893 . . . . . . . . . . 11 (3 ∈ ℚ → -3 ∈ ℚ)
8784, 85, 863syl 18 . . . . . . . . . 10 (⊤ → -3 ∈ ℚ)
8883, 87ffvelcdmd 7041 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝐾‘-3) ∈ (Base‘𝑃))
8960, 49, 67, 88, 76ringcld 20212 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝐾‘-3) · 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
90 1zzd 12536 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
91 zq 12881 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℤ → 1 ∈ ℚ)
9290, 91syl 17 . . . . . . . . 9 (⊤ → 1 ∈ ℚ)
9383, 92ffvelcdmd 7041 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐾‘1) ∈ (Base‘𝑃))
9460, 48, 68, 89, 93grpcld 18894 . . . . . . 7 (⊤ → (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)) ∈ (Base‘𝑃))
9560, 48, 68, 77, 94grpcld 18894 . . . . . 6 (⊤ → ((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) ∈ (Base‘𝑃))
9654, 95eqeltrid 2841 . . . . 5 (⊤ → 𝐹 ∈ (Base‘𝑃))
9762fldcrngd 20692 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑄 ∈ CRing)
9859, 2, 60, 97, 82, 96evl1fvf 33662 . . . . . . . 8 (⊤ → ((eval1𝑄)‘𝐹):ℚ⟶ℚ)
9998ffnd 6673 . . . . . . 7 (⊤ → ((eval1𝑄)‘𝐹) Fn ℚ)
100 fniniseg2 7018 . . . . . . 7 (((eval1𝑄)‘𝐹) Fn ℚ → (((eval1𝑄)‘𝐹) “ {0}) = {𝑥 ∈ ℚ ∣ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0})
10199, 100syl 17 . . . . . 6 (⊤ → (((eval1𝑄)‘𝐹) “ {0}) = {𝑥 ∈ ℚ ∣ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0})
10259, 82evl1fval1 22292 . . . . . . . . . . . . . . 15 (eval1𝑄) = (𝑄 evalSub1 ℚ)
103102a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℚ → (eval1𝑄) = (𝑄 evalSub1 ℚ))
104103fveq1d 6846 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → ((eval1𝑄)‘𝐹) = ((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹))
105104fveq1d 6846 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
106 eqid 2737 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑄 evalSub1 ℚ) = (𝑄 evalSub1 ℚ)
107 cncrng 21360 . . . . . . . . . . . . . . . 16 fld ∈ CRing
108107a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℂfld ∈ CRing)
10911a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld))
11097mptru 1549 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝑄 ∈ CRing
111110a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ CRing)
112111crngringd 20198 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ Ring)
11382subrgid 20523 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑄 ∈ Ring → ℚ ∈ (SubRing‘𝑄))
114112, 113syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℚ ∈ (SubRing‘𝑄))
11596mptru 1549 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐹 ∈ (Base‘𝑃)
116115a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → 𝐹 ∈ (Base‘𝑃))
1173, 1, 106, 2, 3, 60, 108, 109, 114, 116ressply1evls1 33664 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℚ → ((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹) = (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ))
118117fveq1d 6846 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ)‘𝑥))
119 fvres 6863 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ)‘𝑥) = (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
120118, 119eqtr2d 2773 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
121 qcn 12890 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℂ)
12218, 17, 16, 3, 48, 49, 50, 2, 51, 52, 53, 54, 121cos9thpiminplylem6 33971 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = ((𝑥↑3) + ((-3 · 𝑥) + 1)))
123105, 120, 1223eqtr2d 2778 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = ((𝑥↑3) + ((-3 · 𝑥) + 1)))
124 id 22 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℚ)
125124cos9thpiminplylem2 33967 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℚ → ((𝑥↑3) + ((-3 · 𝑥) + 1)) ≠ 0)
126123, 125eqnetrd 3000 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) ≠ 0)
127126neneqd 2938 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℚ → ¬ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
128127rgen 3054 . . . . . . . 8 𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0
129128a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → ∀𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
130 rabeq0 4342 . . . . . . 7 ({𝑥 ∈ ℚ ∣ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0} = ∅ ↔ ∀𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
131129, 130sylibr 234 . . . . . 6 (⊤ → {𝑥 ∈ ℚ ∣ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0} = ∅)
132101, 131eqtrd 2772 . . . . 5 (⊤ → (((eval1𝑄)‘𝐹) “ {0}) = ∅)
13354a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 𝐹 = ((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))
134133fveq2d 6848 . . . . . 6 (⊤ → (𝐷𝐹) = (𝐷‘((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))))
135 1lt3 12327 . . . . . . . . 9 1 < 3
136135a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 1 < 3)
137 0lt1 11673 . . . . . . . . . . . 12 0 < 1
138137a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 0 < 1)
139138gt0ne0d 11715 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → 1 ≠ 0)
14053, 2, 82, 51, 58deg1scl 26091 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑄 ∈ Ring ∧ 1 ∈ ℚ ∧ 1 ≠ 0) → (𝐷‘(𝐾‘1)) = 0)
14165, 92, 139, 140syl3anc 1374 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘1)) = 0)
142 drngdomn 20699 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 ∈ Domn)
14363, 142mp1i 13 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 𝑄 ∈ Domn)
14427, 29negne0d 11504 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → -3 ≠ 0)
1452, 51, 58, 47, 82ply1scln0 22251 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑄 ∈ Ring ∧ -3 ∈ ℚ ∧ -3 ≠ 0) → (𝐾‘-3) ≠ (0g𝑃))
14665, 87, 144, 145syl3anc 1374 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐾‘-3) ≠ (0g𝑃))
147107a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℂfld ∈ CRing)
148 drngnzr 20698 . . . . . . . . . . . . . . 15 (ℂfld ∈ DivRing → ℂfld ∈ NzRing)
1499, 148mp1i 13 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℂfld ∈ NzRing)
15011a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld))
15152, 47, 3, 2, 147, 149, 150vr1nz 33692 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 𝑋 ≠ (0g𝑃))
15253, 2, 60, 49, 47, 143, 88, 146, 76, 151deg1mul 26093 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (𝐷‘((𝐾‘-3) · 𝑋)) = ((𝐷‘(𝐾‘-3)) + (𝐷𝑋)))
15353, 2, 82, 51, 58deg1scl 26091 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑄 ∈ Ring ∧ -3 ∈ ℚ ∧ -3 ≠ 0) → (𝐷‘(𝐾‘-3)) = 0)
15465, 87, 144, 153syl3anc 1374 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘-3)) = 0)
155 drngnzr 20698 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 ∈ NzRing)
15663, 155mp1i 13 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → 𝑄 ∈ NzRing)
15753, 2, 52, 156deg1vr 33691 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐷𝑋) = 1)
158154, 157oveq12d 7388 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((𝐷‘(𝐾‘-3)) + (𝐷𝑋)) = (0 + 1))
159 1cnd 11141 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
160159addlidd 11348 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (0 + 1) = 1)
161152, 158, 1603eqtrd 2776 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (𝐷‘((𝐾‘-3) · 𝑋)) = 1)
162138, 141, 1613brtr4d 5132 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘1)) < (𝐷‘((𝐾‘-3) · 𝑋)))
1632, 53, 65, 60, 48, 89, 93, 162deg1add 26081 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) = (𝐷‘((𝐾‘-3) · 𝑋)))
164163, 161eqtrd 2772 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) = 1)
16553, 2, 52, 69, 50deg1pw 26099 . . . . . . . . 9 ((𝑄 ∈ NzRing ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝐷‘(3 𝑋)) = 3)
166156, 74, 165syl2anc 585 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐷‘(3 𝑋)) = 3)
167136, 164, 1663brtr4d 5132 . . . . . . 7 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) < (𝐷‘(3 𝑋)))
1682, 53, 65, 60, 48, 77, 94, 167deg1add 26081 . . . . . 6 (⊤ → (𝐷‘((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))) = (𝐷‘(3 𝑋)))
169134, 168, 1663eqtrd 2776 . . . . 5 (⊤ → (𝐷𝐹) = 3)
17058, 59, 53, 2, 60, 62, 96, 132, 169ply1dg3rt0irred 33683 . . . 4 (⊤ → 𝐹 ∈ (Irred‘𝑃))
171 eqid 2737 . . . . . . 7 (Irred‘𝑃) = (Irred‘𝑃)
172171, 47irredn0 20376 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ (Irred‘𝑃)) → 𝐹 ≠ (0g𝑃))
17367, 170, 172syl2anc 585 . . . . 5 (⊤ → 𝐹 ≠ (0g𝑃))
174169fveq2d 6848 . . . . . 6 (⊤ → ((coe1𝐹)‘(𝐷𝐹)) = ((coe1𝐹)‘3))
175133fveq2d 6848 . . . . . . . 8 (⊤ → (coe1𝐹) = (coe1‘((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))))
176175fveq1d 6846 . . . . . . 7 (⊤ → ((coe1𝐹)‘3) = ((coe1‘((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))‘3))
177 cnfldadd 21332 . . . . . . . . . . 11 + = (+g‘ℂfld)
1783, 177ressplusg 17225 . . . . . . . . . 10 (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) → + = (+g𝑄))
17911, 178ax-mp 5 . . . . . . . . 9 + = (+g𝑄)
1802, 60, 48, 179coe1addfv 22224 . . . . . . . 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 1376 . . . . . . 7 (⊤ → ((coe1‘((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))‘3) = (((coe1‘(3 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)))
182 iftrue 4487 . . . . . . . . . 10 (𝑖 = 3 → if(𝑖 = 3, 1, 0) = 1)
1833qrng1 27606 . . . . . . . . . . 11 1 = (1r𝑄)
1842, 52, 50, 65, 74, 58, 183coe1mon 33686 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (coe1‘(3 𝑋)) = (𝑖 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑖 = 3, 1, 0)))
185182, 184, 74, 159fvmptd4 6976 . . . . . . . . 9 (⊤ → ((coe1‘(3 𝑋))‘3) = 1)
1862, 60, 48, 179coe1addfv 22224 . . . . . . . . . . 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 1376 . . . . . . . . . 10 (⊤ → ((coe1‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3) = (((coe1‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘3) + ((coe1‘(𝐾‘1))‘3)))
1882ply1assa 22157 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑄 ∈ CRing → 𝑃 ∈ AssAlg)
18997, 188syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (⊤ → 𝑃 ∈ AssAlg)
190 eqid 2737 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ( ·𝑠𝑃) = ( ·𝑠𝑃)
19151, 79, 82, 60, 49, 190asclmul1 21859 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ AssAlg ∧ -3 ∈ ℚ ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑃)) → ((𝐾‘-3) · 𝑋) = (-3( ·𝑠𝑃)𝑋))
192189, 87, 76, 191syl3anc 1374 . . . . . . . . . . . . . . 15 (⊤ → ((𝐾‘-3) · 𝑋) = (-3( ·𝑠𝑃)𝑋))
19370, 50mulg1 19028 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑋 ∈ (Base‘𝑃) → (1 𝑋) = 𝑋)
19476, 193syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (⊤ → (1 𝑋) = 𝑋)
195194oveq2d 7386 . . . . . . . . . . . . . . 15 (⊤ → (-3( ·𝑠𝑃)(1 𝑋)) = (-3( ·𝑠𝑃)𝑋))
196192, 195eqtr4d 2775 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ((𝐾‘-3) · 𝑋) = (-3( ·𝑠𝑃)(1 𝑋)))
197196fveq2d 6848 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (coe1‘((𝐾‘-3) · 𝑋)) = (coe1‘(-3( ·𝑠𝑃)(1 𝑋))))
198197fveq1d 6846 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((coe1‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘3) = ((coe1‘(-3( ·𝑠𝑃)(1 𝑋)))‘3))
199 1nn0 12431 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ0
200199a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ∈ ℕ0)
201 1red 11147 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
202201, 136ltned 11283 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ≠ 3)
20358, 82, 2, 52, 190, 69, 50, 65, 87, 200, 74, 202coe1tmfv2 22234 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((coe1‘(-3( ·𝑠𝑃)(1 𝑋)))‘3) = 0)
204198, 203eqtrd 2772 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ((coe1‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘3) = 0)
2052, 51, 82, 58coe1scl 22246 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑄 ∈ Ring ∧ 1 ∈ ℚ) → (coe1‘(𝐾‘1)) = (𝑖 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑖 = 0, 1, 0)))
20665, 92, 205syl2anc 585 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (coe1‘(𝐾‘1)) = (𝑖 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑖 = 0, 1, 0)))
207 simpr 484 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → 𝑖 = 3)
20828a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → 3 ≠ 0)
209207, 208eqnetrd 3000 . . . . . . . . . . . . . 14 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → 𝑖 ≠ 0)
210209neneqd 2938 . . . . . . . . . . . . 13 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → ¬ 𝑖 = 0)
211210iffalsed 4492 . . . . . . . . . . . 12 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → if(𝑖 = 0, 1, 0) = 0)
212 0zd 12514 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → 0 ∈ ℤ)
213206, 211, 74, 212fvmptd 6959 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ((coe1‘(𝐾‘1))‘3) = 0)
214204, 213oveq12d 7388 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (((coe1‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘3) + ((coe1‘(𝐾‘1))‘3)) = (0 + 0))
215 00id 11322 . . . . . . . . . . 11 (0 + 0) = 0
216215a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (0 + 0) = 0)
217187, 214, 2163eqtrd 2776 . . . . . . . . 9 (⊤ → ((coe1‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3) = 0)
218185, 217oveq12d 7388 . . . . . . . 8 (⊤ → (((coe1‘(3 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)) = (1 + 0))
219159addridd 11347 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 + 0) = 1)
220218, 219eqtrd 2772 . . . . . . 7 (⊤ → (((coe1‘(3 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)) = 1)
221176, 181, 2203eqtrd 2776 . . . . . 6 (⊤ → ((coe1𝐹)‘3) = 1)
222174, 221eqtrd 2772 . . . . 5 (⊤ → ((coe1𝐹)‘(𝐷𝐹)) = 1)
2233fveq2i 6847 . . . . . . 7 (Monic1p𝑄) = (Monic1p‘(ℂflds ℚ))
224223eqcomi 2746 . . . . . 6 (Monic1p‘(ℂflds ℚ)) = (Monic1p𝑄)
2252, 60, 47, 53, 224, 183ismon1p 26121 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Monic1p‘(ℂflds ℚ)) ↔ (𝐹 ∈ (Base‘𝑃) ∧ 𝐹 ≠ (0g𝑃) ∧ ((coe1𝐹)‘(𝐷𝐹)) = 1))
22696, 173, 222, 225syl3anbrc 1345 . . . 4 (⊤ → 𝐹 ∈ (Monic1p‘(ℂflds ℚ)))
2271, 5, 6, 8, 15, 44, 45, 46, 47, 57, 170, 226irredminply 33900 . . 3 (⊤ → 𝐹 = (𝑀𝐴))
228227, 169jca 511 . 2 (⊤ → (𝐹 = (𝑀𝐴) ∧ (𝐷𝐹) = 3))
229228mptru 1549 1 (𝐹 = (𝑀𝐴) ∧ (𝐷𝐹) = 3)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wa 395   = wceq 1542  wtru 1543  wcel 2114  wne 2933  wral 3052  {crab 3401  c0 4287  ifcif 4481  {csn 4582   class class class wbr 5100  cmpt 5181  ccnv 5633  cres 5636  cima 5637   Fn wfn 6497  cfv 6502  (class class class)co 7370  cc 11038  0cc0 11040  1c1 11041  ici 11042   + caddc 11043   · cmul 11045   < clt 11180  -cneg 11379   / cdiv 11808  2c2 12214  3c3 12215  0cn0 12415  cz 12502  cq 12875  cexp 13998  expce 15998  πcpi 16003  Basecbs 17150  s cress 17171  +gcplusg 17191  .rcmulr 17192  Scalarcsca 17194   ·𝑠 cvsca 17195  0gc0g 17373  Mndcmnd 18673  .gcmg 19014  mulGrpcmgp 20092  Ringcrg 20185  CRingccrg 20186  Irredcir 20309  NzRingcnzr 20462  SubRingcsubrg 20519  Domncdomn 20642  DivRingcdr 20679  Fieldcfield 20680  SubDRingcsdrg 20736  LModclmod 20828  fldccnfld 21326  AssAlgcasa 21822  algSccascl 21824  var1cv1 22133  Poly1cpl1 22134  coe1cco1 22135   evalSub1 ces1 22274  eval1ce1 22275  deg1cdg1 26032  Monic1pcmn1 26104  𝑐ccxp 26537   minPoly cminply 33883
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 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5245  ax-nul 5255  ax-pow 5314  ax-pr 5381  ax-un 7692  ax-inf2 9564  ax-cnex 11096  ax-resscn 11097  ax-1cn 11098  ax-icn 11099  ax-addcl 11100  ax-addrcl 11101  ax-mulcl 11102  ax-mulrcl 11103  ax-mulcom 11104  ax-addass 11105  ax-mulass 11106  ax-distr 11107  ax-i2m1 11108  ax-1ne0 11109  ax-1rid 11110  ax-rnegex 11111  ax-rrecex 11112  ax-cnre 11113  ax-pre-lttri 11114  ax-pre-lttrn 11115  ax-pre-ltadd 11116  ax-pre-mulgt0 11117  ax-pre-sup 11118  ax-addf 11119  ax-mulf 11120
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-tp 4587  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4905  df-iun 4950  df-iin 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5529  df-eprel 5534  df-po 5542  df-so 5543  df-fr 5587  df-se 5588  df-we 5589  df-xp 5640  df-rel 5641  df-cnv 5642  df-co 5643  df-dm 5644  df-rn 5645  df-res 5646  df-ima 5647  df-pred 6269  df-ord 6330  df-on 6331  df-lim 6332  df-suc 6333  df-iota 6458  df-fun 6504  df-fn 6505  df-f 6506  df-f1 6507  df-fo 6508  df-f1o 6509  df-fv 6510  df-isom 6511  df-riota 7327  df-ov 7373  df-oprab 7374  df-mpo 7375  df-of 7634  df-ofr 7635  df-om 7821  df-1st 7945  df-2nd 7946  df-supp 8115  df-tpos 8180  df-frecs 8235  df-wrecs 8266  df-recs 8315  df-rdg 8353  df-1o 8409  df-2o 8410  df-er 8647  df-map 8779  df-pm 8780  df-ixp 8850  df-en 8898  df-dom 8899  df-sdom 8900  df-fin 8901  df-fsupp 9279  df-fi 9328  df-sup 9359  df-inf 9360  df-oi 9429  df-card 9865  df-pnf 11182  df-mnf 11183  df-xr 11184  df-ltxr 11185  df-le 11186  df-sub 11380  df-neg 11381  df-div 11809  df-nn 12160  df-2 12222  df-3 12223  df-4 12224  df-5 12225  df-6 12226  df-7 12227  df-8 12228  df-9 12229  df-n0 12416  df-z 12503  df-dec 12622  df-uz 12766  df-q 12876  df-rp 12920  df-xneg 13040  df-xadd 13041  df-xmul 13042  df-ioo 13279  df-ioc 13280  df-ico 13281  df-icc 13282  df-fz 13438  df-fzo 13585  df-fl 13726  df-mod 13804  df-seq 13939  df-exp 13999  df-fac 14211  df-bc 14240  df-hash 14268  df-shft 15004  df-sgn 15024  df-cj 15036  df-re 15037  df-im 15038  df-sqrt 15172  df-abs 15173  df-limsup 15408  df-clim 15425  df-rlim 15426  df-sum 15624  df-ef 16004  df-sin 16006  df-cos 16007  df-pi 16009  df-dvds 16194  df-gcd 16436  df-prm 16613  df-struct 17088  df-sets 17105  df-slot 17123  df-ndx 17135  df-base 17151  df-ress 17172  df-plusg 17204  df-mulr 17205  df-starv 17206  df-sca 17207  df-vsca 17208  df-ip 17209  df-tset 17210  df-ple 17211  df-ds 17213  df-unif 17214  df-hom 17215  df-cco 17216  df-rest 17356  df-topn 17357  df-0g 17375  df-gsum 17376  df-topgen 17377  df-pt 17378  df-prds 17381  df-pws 17383  df-xrs 17437  df-qtop 17442  df-imas 17443  df-xps 17445  df-mre 17519  df-mrc 17520  df-acs 17522  df-mgm 18579  df-sgrp 18658  df-mnd 18674  df-mhm 18722  df-submnd 18723  df-grp 18883  df-minusg 18884  df-sbg 18885  df-mulg 19015  df-subg 19070  df-ghm 19159  df-cntz 19263  df-cmn 19728  df-abl 19729  df-mgp 20093  df-rng 20105  df-ur 20134  df-srg 20139  df-ring 20187  df-cring 20188  df-oppr 20290  df-dvdsr 20310  df-unit 20311  df-irred 20312  df-invr 20341  df-dvr 20354  df-rhm 20425  df-nzr 20463  df-subrng 20496  df-subrg 20520  df-rlreg 20644  df-domn 20645  df-idom 20646  df-drng 20681  df-field 20682  df-sdrg 20737  df-lmod 20830  df-lss 20900  df-lsp 20940  df-sra 21142  df-rgmod 21143  df-lidl 21180  df-rsp 21181  df-psmet 21318  df-xmet 21319  df-met 21320  df-bl 21321  df-mopn 21322  df-fbas 21323  df-fg 21324  df-cnfld 21327  df-assa 21825  df-asp 21826  df-ascl 21827  df-psr 21882  df-mvr 21883  df-mpl 21884  df-opsr 21886  df-evls 22046  df-evl 22047  df-psr1 22137  df-vr1 22138  df-ply1 22139  df-coe1 22140  df-evls1 22276  df-evl1 22277  df-top 22855  df-topon 22872  df-topsp 22894  df-bases 22907  df-cld 22980  df-ntr 22981  df-cls 22982  df-nei 23059  df-lp 23097  df-perf 23098  df-cn 23188  df-cnp 23189  df-haus 23276  df-tx 23523  df-hmeo 23716  df-fil 23807  df-fm 23899  df-flim 23900  df-flf 23901  df-xms 24281  df-ms 24282  df-tms 24283  df-cncf 24844  df-limc 25840  df-dv 25841  df-mdeg 26033  df-deg1 26034  df-mon1 26109  df-uc1p 26110  df-q1p 26111  df-r1p 26112  df-ig1p 26113  df-log 26538  df-cxp 26539  df-irng 33868  df-minply 33884
This theorem is referenced by:  cos9thpinconstrlem2  33974
  Copyright terms: Public domain W3C validator