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 34476
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 2763 . . . 4 (ℂfld evalSub1 ℚ) = (ℂfld evalSub1 ℚ)
2 cos9thpiminply.p . . . . 5 𝑃 = (Poly1‘𝑄)
3 cos9thpiminply.q . . . . . 6 𝑄 = (ℂfld ↾s ℚ)
43fveq2i 6899 . . . . 5 (Poly1‘𝑄) = (Poly1‘(ℂfld ↾s ℚ))
52, 4eqtri 2786 . . . 4 𝑃 = (Poly1‘(ℂfld ↾s ℚ))
6 cnfldbas 21697 . . . 4 ℂ = (Base‘ℂfld)
7 cnfldfld 33959 . . . . 5 ℂfld ∈ Field
87a1i 11 . . . 4 (⊤ → ℂfld ∈ Field)
9 cndrng 21722 . . . . . 6 ℂfld ∈ DivRing
10 qsubdrg 21740 . . . . . . 7 (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂfld ↾s ℚ) ∈ DivRing)
1110simpli 489 . . . . . 6 ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld)
1210simpri 491 . . . . . 6 (ℂfld ↾s ℚ) ∈ DivRing
13 issdrg 21060 . . . . . 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 11272 . . . . . . . . . . . . 13 i ∈ ℂ
2019a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → i ∈ ℂ)
21 2cnd 12434 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
22 picn 26800 . . . . . . . . . . . . . 14 π ∈ ℂ
2322a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → π ∈ ℂ)
2421, 23mulcld 11342 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
2520, 24mulcld 11342 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
26 3cn 12437 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
2726a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
28 3ne0 12465 . . . . . . . . . . . 12 3 ≠ 0
2928a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ≠ 0)
3025, 27, 29divcld 12106 . . . . . . . . . 10 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
3130efcld 16264 . . . . . . . . 9 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
3218, 31eqeltrid 2868 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
3327, 29reccld 12099 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 / 3) ∈ ℂ)
3432, 33cxpcld 27051 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂↑𝑐(1 / 3)) ∈ ℂ)
3517, 34eqeltrid 2868 . . . . . 6 (⊤ → 𝑍 ∈ ℂ)
3617a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑍 = (𝑂↑𝑐(1 / 3)))
3718a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
3830efne0d 16278 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 0)
3937, 38eqnetrd 3026 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑂 ≠ 0)
4032, 39, 33cxpne0d 27056 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝑂↑𝑐(1 / 3)) ≠ 0)
4136, 40eqnetrd 3026 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑍 ≠ 0)
4235, 41reccld 12099 . . . . . 6 (⊤ → (1 / 𝑍) ∈ ℂ)
4335, 42addcld 11341 . . . . 5 (⊤ → (𝑍 + (1 / 𝑍)) ∈ ℂ)
4416, 43eqeltrid 2868 . . . 4 (⊤ → 𝐴 ∈ ℂ)
45 cnfld0 21717 . . . 4 0 = (0g‘ℂfld)
46 cos9thpiminply.m . . . 4 𝑀 = (ℂfld minPoly ℚ)
47 eqid 2763 . . . 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 34475 . . . . 5 (⊤ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝐴) = ((𝐴↑3) + (( -3 · 𝐴) + 1)))
5618, 17, 16cos9thpiminplylem5 34474 . . . . 5 ((𝐴↑3) + (( -3 · 𝐴) + 1)) = 0
5755, 56eqtrdi 2814 . . . 4 (⊤ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝐴) = 0)
583qrng0 27963 . . . . 5 0 = (0g‘𝑄)
59 eqid 2763 . . . . 5 (eval1‘𝑄) = (eval1‘𝑄)
60 eqid 2763 . . . . 5 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
613qfld 33915 . . . . . 6 𝑄 ∈ Field
6261a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 𝑄 ∈ Field)
633qdrng 27962 . . . . . . . . . . 11 𝑄 ∈ DivRing
6463a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝑄 ∈ DivRing)
6564drngringd 21003 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑄 ∈ Ring)
662ply1ring 22580 . . . . . . . . 9 (𝑄 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
6765, 66syl 18 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑃 ∈ Ring)
6867ringgrpd 20484 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑃 ∈ Grp)
69 eqid 2763 . . . . . . . . 9 (mulGrp‘𝑃) = (mulGrp‘𝑃)
7069, 60mgpbas 20380 . . . . . . . 8 (Base‘𝑃) = (Base‘(mulGrp‘𝑃))
7169ringmgp 20480 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ Ring → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
7267, 71syl 18 . . . . . . . 8 (⊤ → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
73 3nn0 12637 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℕ0
7473a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℕ0)
7552, 2, 60vr1cl 22550 . . . . . . . . 9 (𝑄 ∈ Ring → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
7665, 75syl 18 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
7770, 50, 72, 74, 76mulgnn0cld 19320 . . . . . . 7 (⊤ → (3 ↑ 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
782ply1sca 22585 . . . . . . . . . . . 12 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 = (Scalar‘𝑃))
7963, 78ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 𝑄 = (Scalar‘𝑃)
802ply1lmod 22584 . . . . . . . . . . . 12 (𝑄 ∈ Ring → 𝑃 ∈ LMod)
8165, 80syl 18 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 𝑃 ∈ LMod)
823qrngbas 27961 . . . . . . . . . . 11 ℚ = (Base‘𝑄)
8351, 79, 67, 81, 82, 60asclf 22204 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝐾:ℚ⟶(Base‘𝑃))
8474nn0zd 12731 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℤ)
85 zq 13094 . . . . . . . . . . 11 (3 ∈ ℤ → 3 ∈ ℚ)
86 qnegcl 13107 . . . . . . . . . . 11 (3 ∈ ℚ → -3 ∈ ℚ)
8784, 85, 863syl 19 . . . . . . . . . 10 (⊤ → -3 ∈ ℚ)
8883, 87ffvelcdmd 7096 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝐾‘ -3) ∈ (Base‘𝑃))
8960, 49, 67, 88, 76ringcld 20499 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝐾‘ -3) · 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
90 1zzd 12740 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
91 zq 13094 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℤ → 1 ∈ ℚ)
9290, 91syl 18 . . . . . . . . 9 (⊤ → 1 ∈ ℚ)
9383, 92ffvelcdmd 7096 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐾‘1) ∈ (Base‘𝑃))
9460, 48, 68, 89, 93grpcld 19173 . . . . . . 7 (⊤ → (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)) ∈ (Base‘𝑃))
9560, 48, 68, 77, 94grpcld 19173 . . . . . 6 (⊤ → ((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) ∈ (Base‘𝑃))
9654, 95eqeltrid 2868 . . . . 5 (⊤ → 𝐹 ∈ (Base‘𝑃))
9762fldcrngd 21010 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑄 ∈ CRing)
9859, 2, 60, 97, 82, 96evl1fvf 34151 . . . . . . . 8 (⊤ → ((eval1‘𝑄)‘𝐹):ℚ⟶ℚ)
9998ffnd 6721 . . . . . . 7 (⊤ → ((eval1‘𝑄)‘𝐹) Fn ℚ)
100 fniniseg2 7072 . . . . . . 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 22664 . . . . . . . . . . . . . . 15 (eval1‘𝑄) = (𝑄 evalSub1 ℚ)
103102a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℚ → (eval1‘𝑄) = (𝑄 evalSub1 ℚ))
104103fveq1d 6898 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → ((eval1‘𝑄)‘𝐹) = ((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹))
105104fveq1d 6898 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
106 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑄 evalSub1 ℚ) = (𝑄 evalSub1 ℚ)
107 cncrng 21714 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ℂfld ∈ CRing
108107a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℂfld ∈ CRing)
10911a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld))
11097mptru 1576 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝑄 ∈ CRing
111110a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ CRing)
112111crngringd 20488 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ Ring)
11382subrgid 20840 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑄 ∈ Ring → ℚ ∈ (SubRing‘𝑄))
114112, 113syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℚ ∈ (SubRing‘𝑄))
11596mptru 1576 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐹 ∈ (Base‘𝑃)
116115a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → 𝐹 ∈ (Base‘𝑃))
1173, 1, 106, 2, 3, 60, 108, 109, 114, 116ressply1evls1 34153 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℚ → ((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹) = (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ))
118117fveq1d 6898 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ)‘𝑥))
119 fvres 6915 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ)‘𝑥) = (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
120118, 119eqtr2d 2799 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
121 qcn 13103 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℂ)
12218, 17, 16, 3, 48, 49, 50, 2, 51, 52, 53, 54, 121cos9thpiminplylem6 34475 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = ((𝑥↑3) + (( -3 · 𝑥) + 1)))
123105, 120, 1223eqtr2d 2804 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = ((𝑥↑3) + (( -3 · 𝑥) + 1)))
124 id 23 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℚ)
125124cos9thpiminplylem2 34471 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℚ → ((𝑥↑3) + (( -3 · 𝑥) + 1)) ≠ 0)
126123, 125eqnetrd 3026 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) ≠ 0)
127126neneqd 2964 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℚ → ¬ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
128127rgen 3082 . . . . . . . 8 ∀𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0
129128a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → ∀𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1‘𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
130 rabeq0 4341 . . . . . . 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 2798 . . . . 5 (⊤ → (◡((eval1‘𝑄)‘𝐹) “ {0}) = ∅)
13354a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 𝐹 = ((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))
134133fveq2d 6900 . . . . . 6 (⊤ → (𝐷‘𝐹) = (𝐷‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))))
135 1lt3 12531 . . . . . . . . 9 1 < 3
136135a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 1 < 3)
137 0lt1 11851 . . . . . . . . . . . 12 0 < 1
138137a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 0 < 1)
139138gt0ne0d 11893 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → 1 ≠ 0)
14053, 2, 82, 51, 58deg1scl 26446 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑄 ∈ Ring ∧ 1 ∈ ℚ ∧ 1 ≠ 0) → (𝐷‘(𝐾‘1)) = 0)
14165, 92, 139, 140syl3anc 1398 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘1)) = 0)
142 drngdomn 21018 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 ∈ Domn)
14363, 142mp1i 14 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 𝑄 ∈ Domn)
14427, 29negne0d 11680 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → -3 ≠ 0)
1452, 51, 58, 47, 82ply1scln0 22625 . . . . . . . . . . . . . 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 21017 . . . . . . . . . . . . . . 15 (ℂfld ∈ DivRing → ℂfld ∈ NzRing)
1499, 148mp1i 14 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℂfld ∈ NzRing)
15011a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld))
15152, 47, 3, 2, 147, 149, 150vr1nz 34181 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 𝑋 ≠ (0g‘𝑃))
15253, 2, 60, 49, 47, 143, 88, 146, 76, 151deg1mul 26448 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (𝐷‘((𝐾‘ -3) · 𝑋)) = ((𝐷‘(𝐾‘ -3)) + (𝐷‘𝑋)))
15353, 2, 82, 51, 58deg1scl 26446 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑄 ∈ Ring ∧ -3 ∈ ℚ ∧ -3 ≠ 0) → (𝐷‘(𝐾‘ -3)) = 0)
15465, 87, 144, 153syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘ -3)) = 0)
155 drngnzr 21017 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 ∈ NzRing)
15663, 155mp1i 14 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → 𝑄 ∈ NzRing)
15753, 2, 52, 156deg1vr 34180 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐷‘𝑋) = 1)
158154, 157oveq12d 7448 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((𝐷‘(𝐾‘ -3)) + (𝐷‘𝑋)) = (0 + 1))
159 1cnd 11315 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
160159addlidd 11524 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (0 + 1) = 1)
161152, 158, 1603eqtrd 2802 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (𝐷‘((𝐾‘ -3) · 𝑋)) = 1)
162138, 141, 1613brtr4d 5140 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘1)) < (𝐷‘((𝐾‘ -3) · 𝑋)))
1632, 53, 65, 60, 48, 89, 93, 162deg1add 26436 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) = (𝐷‘((𝐾‘ -3) · 𝑋)))
164163, 161eqtrd 2798 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) = 1)
16553, 2, 52, 69, 50deg1pw 26454 . . . . . . . . 9 ((𝑄 ∈ NzRing ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝐷‘(3 ↑ 𝑋)) = 3)
166156, 74, 165syl2anc 596 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐷‘(3 ↑ 𝑋)) = 3)
167136, 164, 1663brtr4d 5140 . . . . . . 7 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) < (𝐷‘(3 ↑ 𝑋)))
1682, 53, 65, 60, 48, 77, 94, 167deg1add 26436 . . . . . 6 (⊤ → (𝐷‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))) = (𝐷‘(3 ↑ 𝑋)))
169134, 168, 1663eqtrd 2802 . . . . 5 (⊤ → (𝐷‘𝐹) = 3)
17058, 59, 53, 2, 60, 62, 96, 132, 169ply1dg3rt0irred 34172 . . . 4 (⊤ → 𝐹 ∈ (Irred‘𝑃))
171 eqid 2763 . . . . . . 7 (Irred‘𝑃) = (Irred‘𝑃)
172171, 47irredn0 20668 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ (Irred‘𝑃)) → 𝐹 ≠ (0g‘𝑃))
17367, 170, 172syl2anc 596 . . . . 5 (⊤ → 𝐹 ≠ (0g‘𝑃))
174169fveq2d 6900 . . . . . 6 (⊤ → ((coe1‘𝐹)‘(𝐷‘𝐹)) = ((coe1‘𝐹)‘3))
175133fveq2d 6900 . . . . . . . 8 (⊤ → (coe1‘𝐹) = (coe1‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))))
176175fveq1d 6898 . . . . . . 7 (⊤ → ((coe1‘𝐹)‘3) = ((coe1‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))‘3))
177 cnfldadd 21699 . . . . . . . . . . 11 + = (+g‘ℂfld)
1783, 177ressplusg 17477 . . . . . . . . . 10 (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) → + = (+g‘𝑄))
17911, 178ax-mp 5 . . . . . . . . 9 + = (+g‘𝑄)
1802, 60, 48, 179coe1addfv 22599 . . . . . . . 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 4491 . . . . . . . . . 10 (𝑖 = 3 → if(𝑖 = 3, 1, 0) = 1)
1833qrng1 27964 . . . . . . . . . . 11 1 = (1r‘𝑄)
1842, 52, 50, 65, 74, 58, 183coe1mon 34175 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (coe1‘(3 ↑ 𝑋)) = (𝑖 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑖 = 3, 1, 0)))
185182, 184, 74, 159fvmptd4 7029 . . . . . . . . 9 (⊤ → ((coe1‘(3 ↑ 𝑋))‘3) = 1)
1862, 60, 48, 179coe1addfv 22599 . . . . . . . . . . 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 22532 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑄 ∈ CRing → 𝑃 ∈ AssAlg)
18997, 188syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (⊤ → 𝑃 ∈ AssAlg)
190 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ( ·𝑠 ‘𝑃) = ( ·𝑠 ‘𝑃)
19151, 79, 82, 60, 49, 190asclmul1 22209 . . . . . . . . . . . . . . . 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 19306 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑋 ∈ (Base‘𝑃) → (1 ↑ 𝑋) = 𝑋)
19476, 193syl 18 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (⊤ → (1 ↑ 𝑋) = 𝑋)
195194oveq2d 7446 . . . . . . . . . . . . . . 15 (⊤ → ( -3( ·𝑠 ‘𝑃)(1 ↑ 𝑋)) = ( -3( ·𝑠 ‘𝑃)𝑋))
196192, 195eqtr4d 2801 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ((𝐾‘ -3) · 𝑋) = ( -3( ·𝑠 ‘𝑃)(1 ↑ 𝑋)))
197196fveq2d 6900 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (coe1‘((𝐾‘ -3) · 𝑋)) = (coe1‘( -3( ·𝑠 ‘𝑃)(1 ↑ 𝑋))))
198197fveq1d 6898 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((coe1‘((𝐾‘ -3) · 𝑋))‘3) = ((coe1‘( -3( ·𝑠 ‘𝑃)(1 ↑ 𝑋)))‘3))
199 1nn0 12635 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ0
200199a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ∈ ℕ0)
201 1red 11322 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
202201, 136ltned 11459 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ≠ 3)
20358, 82, 2, 52, 190, 69, 50, 65, 87, 200, 74, 202coe1tmfv2 22609 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((coe1‘( -3( ·𝑠 ‘𝑃)(1 ↑ 𝑋)))‘3) = 0)
204198, 203eqtrd 2798 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ((coe1‘((𝐾‘ -3) · 𝑋))‘3) = 0)
2052, 51, 82, 58coe1scl 22621 . . . . . . . . . . . . 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 3026 . . . . . . . . . . . . . 14 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → 𝑖 ≠ 0)
210209neneqd 2964 . . . . . . . . . . . . 13 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → ¬ 𝑖 = 0)
211210iffalsed 4496 . . . . . . . . . . . 12 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → if(𝑖 = 0, 1, 0) = 0)
212 0zd 12718 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → 0 ∈ ℤ)
213206, 211, 74, 212fvmptd 7012 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ((coe1‘(𝐾‘1))‘3) = 0)
214204, 213oveq12d 7448 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (((coe1‘((𝐾‘ -3) · 𝑋))‘3) + ((coe1‘(𝐾‘1))‘3)) = (0 + 0))
215 00id 11498 . . . . . . . . . . 11 (0 + 0) = 0
216215a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (0 + 0) = 0)
217187, 214, 2163eqtrd 2802 . . . . . . . . 9 (⊤ → ((coe1‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3) = 0)
218185, 217oveq12d 7448 . . . . . . . 8 (⊤ → (((coe1‘(3 ↑ 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)) = (1 + 0))
219159addridd 11523 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 + 0) = 1)
220218, 219eqtrd 2798 . . . . . . 7 (⊤ → (((coe1‘(3 ↑ 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘ -3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)) = 1)
221176, 181, 2203eqtrd 2802 . . . . . 6 (⊤ → ((coe1‘𝐹)‘3) = 1)
222174, 221eqtrd 2798 . . . . 5 (⊤ → ((coe1‘𝐹)‘(𝐷‘𝐹)) = 1)
2233fveq2i 6899 . . . . . . 7 (Monic1p‘𝑄) = (Monic1p‘(ℂfld ↾s ℚ))
224223eqcomi 2772 . . . . . 6 (Monic1p‘(ℂfld ↾s ℚ)) = (Monic1p‘𝑄)
2252, 60, 47, 53, 224, 183ismon1p 26476 . . . . 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 34404 . . 3 (⊤ → 𝐹 = (𝑀‘𝐴))
228227, 169jca 521 . 2 (⊤ → (𝐹 = (𝑀‘𝐴) ∧ (𝐷‘𝐹) = 3))
229228mptru 1576 1 (𝐹 = (𝑀‘𝐴) ∧ (𝐷‘𝐹) = 3)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   ∧ wa 401   = wceq 1569  ⊤wtru 1570   ∈ wcel 2146   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  {crab 3416  ∅c0 4281  ifcif 4485  {csn 4588   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  ◡ccnv 5654   ↾ cres 5657   “ cima 5658   Fn wfn 6542  ‘cfv 6547  (class class class)co 7430  ℂcc 11211  0cc0 11213  1c1 11214  ici 11215   + caddc 11216   · cmul 11218   < clt 11356   -cneg 11555   / cdiv 11986  2c2 12410  3c3 12411  ℕ0cn0 12619  ℤcz 12706  ℚcq 13088  ↑cexp 14217  expce 16242  πcpi 16247  Basecbs 17402   ↾s cress 17423  +gcplusg 17443  .rcmulr 17444  Scalarcsca 17446   ·𝑠 cvsca 17447  0gc0g 17625  Mndcmnd 18938  .gcmg 19292  mulGrpcmgp 20375  Ringcrg 20474  CRingccrg 20475  Irredcir 20601  NzRingcnzr 20777  SubRingcsubrg 20836  Domncdomn 20959  DivRingcdr 20995  Fieldcfield 20996  SubDRingcsdrg 21058  LModclmod 21150  ℂfldccnfld 21693  AssAlgcasa 22173  algSccascl 22175  var1cv1 22509  Poly1cpl1 22510  coe1cco1 22511   evalSub1 ces1 22646  eval1ce1 22647  deg1cdg1 26387  Monic1pcmn1 26459  ↑𝑐ccxp 26898   minPoly cminply 34387
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7761  ax-inf2 9655  ax-cnex 11269  ax-resscn 11270  ax-1cn 11271  ax-icn 11272  ax-addcl 11273  ax-addrcl 11274  ax-mulcl 11275  ax-mulrcl 11276  ax-mulcom 11277  ax-addass 11278  ax-mulass 11279  ax-distr 11280  ax-i2m1 11281  ax-1ne0 11282  ax-1rid 11283  ax-rnegex 11284  ax-rrecex 11285  ax-cnre 11286  ax-pre-lttri 11287  ax-pre-lttrn 11288  ax-pre-ltadd 11289  ax-pre-mulgt0 11290  ax-pre-sup 11291  ax-addf 11292  ax-mulf 11293
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6311  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6501  df-fun 6549  df-fn 6550  df-f 6551  df-f1 6552  df-fo 6553  df-f1o 6554  df-fv 6555  df-isom 6556  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-of 7703  df-ofr 7704  df-om 7888  df-1st 8011  df-2nd 8012  df-supp 8191  df-tpos 8257  df-frecs 8313  df-wrecs 8344  df-recs 8393  df-rdg 8432  df-1o 8490  df-2o 8491  df-er 8731  df-map 8863  df-pm 8864  df-ixp 8940  df-en 8988  df-dom 8989  df-sdom 8990  df-fin 8991  df-fsupp 9368  df-fi 9416  df-sup 9447  df-inf 9448  df-oi 9517  df-card 10033  df-pnf 11358  df-mnf 11359  df-xr 11360  df-ltxr 11361  df-le 11362  df-sub 11556  df-neg 11557  df-div 11987  df-nn 12349  df-2 12418  df-3 12419  df-4 12420  df-5 12421  df-6 12422  df-7 12423  df-8 12424  df-9 12425  df-n0 12620  df-z 12707  df-dec 12828  df-uz 12979  df-q 13089  df-rp 13134  df-xneg 13254  df-xadd 13255  df-xmul 13256  df-ioo 13493  df-ioc 13494  df-ico 13495  df-icc 13496  df-fz 13653  df-fzo 13802  df-fl 13945  df-mod 14023  df-seq 14158  df-exp 14218  df-fac 14431  df-bc 14460  df-hash 14488  df-shft 15235  df-sgn 15255  df-cj 15281  df-re 15282  df-im 15283  df-sqrt 15417  df-abs 15418  df-limsup 15653  df-clim 15670  df-rlim 15671  df-sum 15869  df-ef 16248  df-sin 16250  df-cos 16251  df-pi 16253  df-dvds 16438  df-gcd 16680  df-prm 16862  df-struct 17340  df-sets 17357  df-slot 17375  df-ndx 17387  df-base 17403  df-ress 17424  df-plusg 17456  df-mulr 17457  df-starv 17458  df-sca 17459  df-vsca 17460  df-ip 17461  df-tset 17462  df-ple 17463  df-ds 17465  df-unif 17466  df-hom 17467  df-cco 17468  df-rest 17608  df-topn 17609  df-0g 17627  df-gsum 17628  df-topgen 17629  df-pt 17630  df-prds 17633  df-pws 17635  df-xrs 17689  df-qtop 17694  df-imas 17695  df-xps 17697  df-mre 17771  df-mrc 17772  df-acs 17774  df-mgm 18831  df-sgrp 18923  df-mnd 18939  df-mhm 18993  df-submnd 18994  df-grp 19162  df-minusg 19163  df-sbg 19164  df-mulg 19293  df-subg 19348  df-ghm 19443  df-cntz 19546  df-cmn 20011  df-abl 20012  df-mgp 20376  df-rng 20390  df-ur 20423  df-srg 20428  df-ring 20476  df-cring 20477  df-oppr 20582  df-dvdsr 20602  df-unit 20603  df-irred 20604  df-invr 20633  df-dvr 20646  df-rhm 20717  df-nzr 20778  df-subrng 20813  df-subrg 20837  df-rlreg 20961  df-domn 20962  df-idom 20963  df-drng 20997  df-field 20998  df-sdrg 21059  df-lmod 21152  df-lss 21222  df-lsp 21262  df-sra 21463  df-rgmod 21464  df-lidl 21501  df-rsp 21502  df-psmet 21685  df-xmet 21686  df-met 21687  df-bl 21688  df-mopn 21689  df-fbas 21690  df-fg 21691  df-cnfld 21694  df-assa 22176  df-asp 22177  df-ascl 22178  df-psr 22232  df-mvr 22233  df-mpl 22234  df-opsr 22236  df-evls 22398  df-evl 22399  df-psr1 22513  df-vr1 22514  df-ply1 22515  df-coe1 22516  df-evls1 22648  df-evl1 22649  df-top 23227  df-topon 23244  df-topsp 23266  df-bases 23279  df-cld 23352  df-ntr 23353  df-cls 23354  df-nei 23431  df-lp 23469  df-perf 23470  df-cn 23560  df-cnp 23561  df-haus 23648  df-tx 23896  df-hmeo 24089  df-fil 24180  df-fm 24272  df-flim 24273  df-flf 24274  df-xms 24654  df-ms 24655  df-tms 24656  df-cncf 25214  df-limc 26201  df-dv 26202  df-mdeg 26388  df-deg1 26389  df-mon1 26464  df-uc1p 26465  df-q1p 26466  df-r1p 26467  df-ig1p 26468  df-log 26899  df-cxp 26900  df-irng 34372  df-minply 34388
This theorem is used by:  cos9thpinconstrlem2  34478
  Copyright terms: Public domain W3C validator