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 34087
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 2764 . . . 4 (ℂfld evalSub1 ℚ) = (ℂfld evalSub1 ℚ)
2 cos9thpiminply.p . . . . 5 𝑃 = (Poly1𝑄)
3 cos9thpiminply.q . . . . . 6 𝑄 = (ℂflds ℚ)
43fveq2i 6872 . . . . 5 (Poly1𝑄) = (Poly1‘(ℂflds ℚ))
52, 4eqtri 2787 . . . 4 𝑃 = (Poly1‘(ℂflds ℚ))
6 cnfldbas 21430 . . . 4 ℂ = (Base‘ℂfld)
7 cnfldfld 33530 . . . . 5 fld ∈ Field
87a1i 11 . . . 4 (⊤ → ℂfld ∈ Field)
9 cndrng 21455 . . . . . 6 fld ∈ DivRing
10 qsubdrg 21473 . . . . . . 7 (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂflds ℚ) ∈ DivRing)
1110simpli 487 . . . . . 6 ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld)
1210simpri 489 . . . . . 6 (ℂflds ℚ) ∈ DivRing
13 issdrg 20839 . . . . . 6 (ℚ ∈ (SubDRing‘ℂfld) ↔ (ℂfld ∈ DivRing ∧ ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂflds ℚ) ∈ DivRing))
149, 11, 12, 13mpbir3an 1356 . . . . 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 11134 . . . . . . . . . . . . 13 i ∈ ℂ
2019a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → i ∈ ℂ)
21 2cnd 12298 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 2 ∈ ℂ)
22 picn 26523 . . . . . . . . . . . . . 14 π ∈ ℂ
2322a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → π ∈ ℂ)
2421, 23mulcld 11204 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (2 · π) ∈ ℂ)
2520, 24mulcld 11204 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (i · (2 · π)) ∈ ℂ)
26 3cn 12301 . . . . . . . . . . . 12 3 ∈ ℂ
2726a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℂ)
28 3ne0 12329 . . . . . . . . . . . 12 3 ≠ 0
2928a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ≠ 0)
3025, 27, 29divcld 11969 . . . . . . . . . 10 (⊤ → ((i · (2 · π)) / 3) ∈ ℂ)
3130efcld 16115 . . . . . . . . 9 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ∈ ℂ)
3218, 31eqeltrid 2868 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑂 ∈ ℂ)
3327, 29reccld 11962 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 / 3) ∈ ℂ)
3432, 33cxpcld 26775 . . . . . . 7 (⊤ → (𝑂𝑐(1 / 3)) ∈ ℂ)
3517, 34eqeltrid 2868 . . . . . 6 (⊤ → 𝑍 ∈ ℂ)
3617a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑍 = (𝑂𝑐(1 / 3)))
3718a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝑂 = (exp‘((i · (2 · π)) / 3)))
3830efne0d 16129 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (exp‘((i · (2 · π)) / 3)) ≠ 0)
3937, 38eqnetrd 3026 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑂 ≠ 0)
4032, 39, 33cxpne0d 26780 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝑂𝑐(1 / 3)) ≠ 0)
4136, 40eqnetrd 3026 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑍 ≠ 0)
4235, 41reccld 11962 . . . . . 6 (⊤ → (1 / 𝑍) ∈ ℂ)
4335, 42addcld 11203 . . . . 5 (⊤ → (𝑍 + (1 / 𝑍)) ∈ ℂ)
4416, 43eqeltrid 2868 . . . 4 (⊤ → 𝐴 ∈ ℂ)
45 cnfld0 21450 . . . 4 0 = (0g‘ℂfld)
46 cos9thpiminply.m . . . 4 𝑀 = (ℂfld minPoly ℚ)
47 eqid 2764 . . . 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 34086 . . . . 5 (⊤ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝐴) = ((𝐴↑3) + ((-3 · 𝐴) + 1)))
5618, 17, 16cos9thpiminplylem5 34085 . . . . 5 ((𝐴↑3) + ((-3 · 𝐴) + 1)) = 0
5755, 56eqtrdi 2815 . . . 4 (⊤ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝐴) = 0)
583qrng0 27687 . . . . 5 0 = (0g𝑄)
59 eqid 2764 . . . . 5 (eval1𝑄) = (eval1𝑄)
60 eqid 2764 . . . . 5 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
613qfld 33486 . . . . . 6 𝑄 ∈ Field
6261a1i 11 . . . . 5 (⊤ → 𝑄 ∈ Field)
633qdrng 27686 . . . . . . . . . . 11 𝑄 ∈ DivRing
6463a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝑄 ∈ DivRing)
6564drngringd 20789 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑄 ∈ Ring)
662ply1ring 22311 . . . . . . . . 9 (𝑄 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
6765, 66syl 17 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑃 ∈ Ring)
6867ringgrpd 20294 . . . . . . 7 (⊤ → 𝑃 ∈ Grp)
69 eqid 2764 . . . . . . . . 9 (mulGrp‘𝑃) = (mulGrp‘𝑃)
7069, 60mgpbas 20193 . . . . . . . 8 (Base‘𝑃) = (Base‘(mulGrp‘𝑃))
7169ringmgp 20291 . . . . . . . . 9 (𝑃 ∈ Ring → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
7267, 71syl 17 . . . . . . . 8 (⊤ → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
73 3nn0 12501 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℕ0
7473a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 3 ∈ ℕ0)
7552, 2, 60vr1cl 22281 . . . . . . . . 9 (𝑄 ∈ Ring → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
7665, 75syl 17 . . . . . . . 8 (⊤ → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
7770, 50, 72, 74, 76mulgnn0cld 19139 . . . . . . 7 (⊤ → (3 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
782ply1sca 22316 . . . . . . . . . . . 12 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 = (Scalar‘𝑃))
7963, 78ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 𝑄 = (Scalar‘𝑃)
802ply1lmod 22315 . . . . . . . . . . . 12 (𝑄 ∈ Ring → 𝑃 ∈ LMod)
8165, 80syl 17 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 𝑃 ∈ LMod)
823qrngbas 27685 . . . . . . . . . . 11 ℚ = (Base‘𝑄)
8351, 79, 67, 81, 82, 60asclf 21935 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 𝐾:ℚ⟶(Base‘𝑃))
8474nn0zd 12595 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 3 ∈ ℤ)
85 zq 12957 . . . . . . . . . . 11 (3 ∈ ℤ → 3 ∈ ℚ)
86 qnegcl 12969 . . . . . . . . . . 11 (3 ∈ ℚ → -3 ∈ ℚ)
8784, 85, 863syl 18 . . . . . . . . . 10 (⊤ → -3 ∈ ℚ)
8883, 87ffvelcdmd 7068 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝐾‘-3) ∈ (Base‘𝑃))
8960, 49, 67, 88, 76ringcld 20312 . . . . . . . 8 (⊤ → ((𝐾‘-3) · 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
90 1zzd 12604 . . . . . . . . . 10 (⊤ → 1 ∈ ℤ)
91 zq 12957 . . . . . . . . . 10 (1 ∈ ℤ → 1 ∈ ℚ)
9290, 91syl 17 . . . . . . . . 9 (⊤ → 1 ∈ ℚ)
9383, 92ffvelcdmd 7068 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐾‘1) ∈ (Base‘𝑃))
9460, 48, 68, 89, 93grpcld 18991 . . . . . . 7 (⊤ → (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)) ∈ (Base‘𝑃))
9560, 48, 68, 77, 94grpcld 18991 . . . . . 6 (⊤ → ((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) ∈ (Base‘𝑃))
9654, 95eqeltrid 2868 . . . . 5 (⊤ → 𝐹 ∈ (Base‘𝑃))
9762fldcrngd 20794 . . . . . . . . 9 (⊤ → 𝑄 ∈ CRing)
9859, 2, 60, 97, 82, 96evl1fvf 33761 . . . . . . . 8 (⊤ → ((eval1𝑄)‘𝐹):ℚ⟶ℚ)
9998ffnd 6694 . . . . . . 7 (⊤ → ((eval1𝑄)‘𝐹) Fn ℚ)
100 fniniseg2 7045 . . . . . . 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 22396 . . . . . . . . . . . . . . 15 (eval1𝑄) = (𝑄 evalSub1 ℚ)
103102a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℚ → (eval1𝑄) = (𝑄 evalSub1 ℚ))
104103fveq1d 6871 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → ((eval1𝑄)‘𝐹) = ((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹))
105104fveq1d 6871 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
106 eqid 2764 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑄 evalSub1 ℚ) = (𝑄 evalSub1 ℚ)
107 cncrng 21447 . . . . . . . . . . . . . . . 16 fld ∈ CRing
108107a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℂfld ∈ CRing)
10911a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld))
11097mptru 1569 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 𝑄 ∈ CRing
111110a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ CRing)
112111crngringd 20298 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ Ring)
11382subrgid 20625 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑄 ∈ Ring → ℚ ∈ (SubRing‘𝑄))
114112, 113syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → ℚ ∈ (SubRing‘𝑄))
11596mptru 1569 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝐹 ∈ (Base‘𝑃)
116115a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 ∈ ℚ → 𝐹 ∈ (Base‘𝑃))
1173, 1, 106, 2, 3, 60, 108, 109, 114, 116ressply1evls1 33763 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ℚ → ((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹) = (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ))
118117fveq1d 6871 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ)‘𝑥))
119 fvres 6888 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) ↾ ℚ)‘𝑥) = (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
120118, 119eqtr2d 2800 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = (((𝑄 evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥))
121 qcn 12966 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℂ)
12218, 17, 16, 3, 48, 49, 50, 2, 51, 52, 53, 54, 121cos9thpiminplylem6 34086 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑥) = ((𝑥↑3) + ((-3 · 𝑥) + 1)))
123105, 120, 1223eqtr2d 2805 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = ((𝑥↑3) + ((-3 · 𝑥) + 1)))
124 id 22 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℚ → 𝑥 ∈ ℚ)
125124cos9thpiminplylem2 34082 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ ℚ → ((𝑥↑3) + ((-3 · 𝑥) + 1)) ≠ 0)
126123, 125eqnetrd 3026 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ℚ → (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) ≠ 0)
127126neneqd 2964 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ℚ → ¬ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
128127rgen 3080 . . . . . . . 8 𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0
129128a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → ∀𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
130 rabeq0 4344 . . . . . . 7 ({𝑥 ∈ ℚ ∣ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0} = ∅ ↔ ∀𝑥 ∈ ℚ ¬ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0)
131129, 130sylibr 236 . . . . . 6 (⊤ → {𝑥 ∈ ℚ ∣ (((eval1𝑄)‘𝐹)‘𝑥) = 0} = ∅)
132101, 131eqtrd 2799 . . . . 5 (⊤ → (((eval1𝑄)‘𝐹) “ {0}) = ∅)
13354a1i 11 . . . . . . 7 (⊤ → 𝐹 = ((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))
134133fveq2d 6873 . . . . . 6 (⊤ → (𝐷𝐹) = (𝐷‘((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))))
135 1lt3 12395 . . . . . . . . 9 1 < 3
136135a1i 11 . . . . . . . 8 (⊤ → 1 < 3)
137 0lt1 11711 . . . . . . . . . . . 12 0 < 1
138137a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → 0 < 1)
139138gt0ne0d 11753 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → 1 ≠ 0)
14053, 2, 82, 51, 58deg1scl 26175 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑄 ∈ Ring ∧ 1 ∈ ℚ ∧ 1 ≠ 0) → (𝐷‘(𝐾‘1)) = 0)
14165, 92, 139, 140syl3anc 1392 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘1)) = 0)
142 drngdomn 20801 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 ∈ Domn)
14363, 142mp1i 13 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 𝑄 ∈ Domn)
14427, 29negne0d 11542 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → -3 ≠ 0)
1452, 51, 58, 47, 82ply1scln0 22356 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑄 ∈ Ring ∧ -3 ∈ ℚ ∧ -3 ≠ 0) → (𝐾‘-3) ≠ (0g𝑃))
14665, 87, 144, 145syl3anc 1392 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐾‘-3) ≠ (0g𝑃))
147107a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℂfld ∈ CRing)
148 drngnzr 20800 . . . . . . . . . . . . . . 15 (ℂfld ∈ DivRing → ℂfld ∈ NzRing)
1499, 148mp1i 13 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℂfld ∈ NzRing)
15011a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld))
15152, 47, 3, 2, 147, 149, 150vr1nz 33791 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 𝑋 ≠ (0g𝑃))
15253, 2, 60, 49, 47, 143, 88, 146, 76, 151deg1mul 26177 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (𝐷‘((𝐾‘-3) · 𝑋)) = ((𝐷‘(𝐾‘-3)) + (𝐷𝑋)))
15353, 2, 82, 51, 58deg1scl 26175 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑄 ∈ Ring ∧ -3 ∈ ℚ ∧ -3 ≠ 0) → (𝐷‘(𝐾‘-3)) = 0)
15465, 87, 144, 153syl3anc 1392 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘-3)) = 0)
155 drngnzr 20800 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 ∈ NzRing)
15663, 155mp1i 13 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → 𝑄 ∈ NzRing)
15753, 2, 52, 156deg1vr 33790 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (𝐷𝑋) = 1)
158154, 157oveq12d 7416 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((𝐷‘(𝐾‘-3)) + (𝐷𝑋)) = (0 + 1))
159 1cnd 11177 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ∈ ℂ)
160159addlidd 11386 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (0 + 1) = 1)
161152, 158, 1603eqtrd 2803 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (𝐷‘((𝐾‘-3) · 𝑋)) = 1)
162138, 141, 1613brtr4d 5134 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (𝐷‘(𝐾‘1)) < (𝐷‘((𝐾‘-3) · 𝑋)))
1632, 53, 65, 60, 48, 89, 93, 162deg1add 26165 . . . . . . . . 9 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) = (𝐷‘((𝐾‘-3) · 𝑋)))
164163, 161eqtrd 2799 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) = 1)
16553, 2, 52, 69, 50deg1pw 26183 . . . . . . . . 9 ((𝑄 ∈ NzRing ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝐷‘(3 𝑋)) = 3)
166156, 74, 165syl2anc 593 . . . . . . . 8 (⊤ → (𝐷‘(3 𝑋)) = 3)
167136, 164, 1663brtr4d 5134 . . . . . . 7 (⊤ → (𝐷‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))) < (𝐷‘(3 𝑋)))
1682, 53, 65, 60, 48, 77, 94, 167deg1add 26165 . . . . . 6 (⊤ → (𝐷‘((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))) = (𝐷‘(3 𝑋)))
169134, 168, 1663eqtrd 2803 . . . . 5 (⊤ → (𝐷𝐹) = 3)
17058, 59, 53, 2, 60, 62, 96, 132, 169ply1dg3rt0irred 33782 . . . 4 (⊤ → 𝐹 ∈ (Irred‘𝑃))
171 eqid 2764 . . . . . . 7 (Irred‘𝑃) = (Irred‘𝑃)
172171, 47irredn0 20474 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ (Irred‘𝑃)) → 𝐹 ≠ (0g𝑃))
17367, 170, 172syl2anc 593 . . . . 5 (⊤ → 𝐹 ≠ (0g𝑃))
174169fveq2d 6873 . . . . . 6 (⊤ → ((coe1𝐹)‘(𝐷𝐹)) = ((coe1𝐹)‘3))
175133fveq2d 6873 . . . . . . . 8 (⊤ → (coe1𝐹) = (coe1‘((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))))
176175fveq1d 6871 . . . . . . 7 (⊤ → ((coe1𝐹)‘3) = ((coe1‘((3 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))‘3))
177 cnfldadd 21432 . . . . . . . . . . 11 + = (+g‘ℂfld)
1783, 177ressplusg 17322 . . . . . . . . . 10 (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) → + = (+g𝑄))
17911, 178ax-mp 5 . . . . . . . . 9 + = (+g𝑄)
1802, 60, 48, 179coe1addfv 22330 . . . . . . . 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 1394 . . . . . . 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 27688 . . . . . . . . . . 11 1 = (1r𝑄)
1842, 52, 50, 65, 74, 58, 183coe1mon 33785 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (coe1‘(3 𝑋)) = (𝑖 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑖 = 3, 1, 0)))
185182, 184, 74, 159fvmptd4 7002 . . . . . . . . 9 (⊤ → ((coe1‘(3 𝑋))‘3) = 1)
1862, 60, 48, 179coe1addfv 22330 . . . . . . . . . . 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 1394 . . . . . . . . . 10 (⊤ → ((coe1‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3) = (((coe1‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘3) + ((coe1‘(𝐾‘1))‘3)))
1882ply1assa 22263 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑄 ∈ CRing → 𝑃 ∈ AssAlg)
18997, 188syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (⊤ → 𝑃 ∈ AssAlg)
190 eqid 2764 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ( ·𝑠𝑃) = ( ·𝑠𝑃)
19151, 79, 82, 60, 49, 190asclmul1 21940 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑃 ∈ AssAlg ∧ -3 ∈ ℚ ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑃)) → ((𝐾‘-3) · 𝑋) = (-3( ·𝑠𝑃)𝑋))
192189, 87, 76, 191syl3anc 1392 . . . . . . . . . . . . . . 15 (⊤ → ((𝐾‘-3) · 𝑋) = (-3( ·𝑠𝑃)𝑋))
19370, 50mulg1 19125 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑋 ∈ (Base‘𝑃) → (1 𝑋) = 𝑋)
19476, 193syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (⊤ → (1 𝑋) = 𝑋)
195194oveq2d 7414 . . . . . . . . . . . . . . 15 (⊤ → (-3( ·𝑠𝑃)(1 𝑋)) = (-3( ·𝑠𝑃)𝑋))
196192, 195eqtr4d 2802 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → ((𝐾‘-3) · 𝑋) = (-3( ·𝑠𝑃)(1 𝑋)))
197196fveq2d 6873 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → (coe1‘((𝐾‘-3) · 𝑋)) = (coe1‘(-3( ·𝑠𝑃)(1 𝑋))))
198197fveq1d 6871 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((coe1‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘3) = ((coe1‘(-3( ·𝑠𝑃)(1 𝑋)))‘3))
199 1nn0 12499 . . . . . . . . . . . . . 14 1 ∈ ℕ0
200199a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ∈ ℕ0)
201 1red 11184 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → 1 ∈ ℝ)
202201, 136ltned 11321 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ≠ 3)
20358, 82, 2, 52, 190, 69, 50, 65, 87, 200, 74, 202coe1tmfv2 22340 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → ((coe1‘(-3( ·𝑠𝑃)(1 𝑋)))‘3) = 0)
204198, 203eqtrd 2799 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ((coe1‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘3) = 0)
2052, 51, 82, 58coe1scl 22352 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑄 ∈ Ring ∧ 1 ∈ ℚ) → (coe1‘(𝐾‘1)) = (𝑖 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑖 = 0, 1, 0)))
20665, 92, 205syl2anc 593 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → (coe1‘(𝐾‘1)) = (𝑖 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑖 = 0, 1, 0)))
207 simpr 488 . . . . . . . . . . . . . . 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 4493 . . . . . . . . . . . 12 ((⊤ ∧ 𝑖 = 3) → if(𝑖 = 0, 1, 0) = 0)
212 0zd 12582 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → 0 ∈ ℤ)
213206, 211, 74, 212fvmptd 6985 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → ((coe1‘(𝐾‘1))‘3) = 0)
214204, 213oveq12d 7416 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (((coe1‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘3) + ((coe1‘(𝐾‘1))‘3)) = (0 + 0))
215 00id 11360 . . . . . . . . . . 11 (0 + 0) = 0
216215a1i 11 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (0 + 0) = 0)
217187, 214, 2163eqtrd 2803 . . . . . . . . 9 (⊤ → ((coe1‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3) = 0)
218185, 217oveq12d 7416 . . . . . . . 8 (⊤ → (((coe1‘(3 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)) = (1 + 0))
219159addridd 11385 . . . . . . . 8 (⊤ → (1 + 0) = 1)
220218, 219eqtrd 2799 . . . . . . 7 (⊤ → (((coe1‘(3 𝑋))‘3) + ((coe1‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘3)) = 1)
221176, 181, 2203eqtrd 2803 . . . . . 6 (⊤ → ((coe1𝐹)‘3) = 1)
222174, 221eqtrd 2799 . . . . 5 (⊤ → ((coe1𝐹)‘(𝐷𝐹)) = 1)
2233fveq2i 6872 . . . . . . 7 (Monic1p𝑄) = (Monic1p‘(ℂflds ℚ))
224223eqcomi 2773 . . . . . 6 (Monic1p‘(ℂflds ℚ)) = (Monic1p𝑄)
2252, 60, 47, 53, 224, 183ismon1p 26205 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Monic1p‘(ℂflds ℚ)) ↔ (𝐹 ∈ (Base‘𝑃) ∧ 𝐹 ≠ (0g𝑃) ∧ ((coe1𝐹)‘(𝐷𝐹)) = 1))
22696, 173, 222, 225syl3anbrc 1358 . . . 4 (⊤ → 𝐹 ∈ (Monic1p‘(ℂflds ℚ)))
2271, 5, 6, 8, 15, 44, 45, 46, 47, 57, 170, 226irredminply 34015 . . 3 (⊤ → 𝐹 = (𝑀𝐴))
228227, 169jca 519 . 2 (⊤ → (𝐹 = (𝑀𝐴) ∧ (𝐷𝐹) = 3))
229228mptru 1569 1 (𝐹 = (𝑀𝐴) ∧ (𝐷𝐹) = 3)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wa 399   = wceq 1562  wtru 1563  wcel 2144  wne 2959  wral 3078  {crab 3416  c0 4287  ifcif 4482  {csn 4584   class class class wbr 5102  cmpt 5183  ccnv 5648  cres 5651  cima 5652   Fn wfn 6518  cfv 6523  (class class class)co 7398  cc 11073  0cc0 11075  1c1 11076  ici 11077   + caddc 11078   · cmul 11080   < clt 11218  -cneg 11417   / cdiv 11846  2c2 12274  3c3 12275  0cn0 12483  cz 12570  cq 12951  cexp 14076  expce 16093  πcpi 16098  Basecbs 17247  s cress 17268  +gcplusg 17288  .rcmulr 17289  Scalarcsca 17291   ·𝑠 cvsca 17292  0gc0g 17470  Mndcmnd 18770  .gcmg 19111  mulGrpcmgp 20188  Ringcrg 20285  CRingccrg 20286  Irredcir 20407  NzRingcnzr 20564  SubRingcsubrg 20621  Domncdomn 20744  DivRingcdr 20781  Fieldcfield 20782  SubDRingcsdrg 20837  LModclmod 20929  fldccnfld 21426  AssAlgcasa 21904  algSccascl 21906  var1cv1 22240  Poly1cpl1 22241  coe1cco1 22242   evalSub1 ces1 22378  eval1ce1 22379  deg1cdg1 26116  Monic1pcmn1 26188  𝑐ccxp 26622   minPoly cminply 33998
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1817  ax-4 1831  ax-5 1932  ax-6 1989  ax-7 2030  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2214  ax-ext 2736  ax-rep 5229  ax-sep 5248  ax-nul 5258  ax-pow 5324  ax-pr 5392  ax-un 7720  ax-inf2 9598  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-pre-sup 11153  ax-addf 11154  ax-mulf 11155
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1565  df-fal 1575  df-ex 1802  df-nf 1806  df-sb 2093  df-mo 2568  df-eu 2598  df-clab 2743  df-cleq 2756  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3458  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  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 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5544  df-eprel 5549  df-po 5557  df-so 5558  df-fr 5602  df-se 5603  df-we 5604  df-xp 5655  df-rel 5656  df-cnv 5657  df-co 5658  df-dm 5659  df-rn 5660  df-res 5661  df-ima 5662  df-pred 6290  df-ord 6351  df-on 6352  df-lim 6353  df-suc 6354  df-iota 6479  df-fun 6525  df-fn 6526  df-f 6527  df-f1 6528  df-fo 6529  df-f1o 6530  df-fv 6531  df-isom 6532  df-riota 7355  df-ov 7401  df-oprab 7402  df-mpo 7403  df-of 7662  df-ofr 7663  df-om 7849  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-supp 8143  df-tpos 8208  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8344  df-rdg 8383  df-1o 8439  df-2o 8440  df-er 8680  df-map 8812  df-pm 8813  df-ixp 8882  df-en 8930  df-dom 8931  df-sdom 8932  df-fin 8933  df-fsupp 9310  df-fi 9359  df-sup 9390  df-inf 9391  df-oi 9460  df-card 9899  df-pnf 11220  df-mnf 11221  df-xr 11222  df-ltxr 11223  df-le 11224  df-sub 11418  df-neg 11419  df-div 11847  df-nn 12213  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12484  df-z 12571  df-dec 12691  df-uz 12842  df-q 12952  df-rp 12996  df-xneg 13116  df-xadd 13117  df-xmul 13118  df-ioo 13355  df-ioc 13356  df-ico 13357  df-icc 13358  df-fz 13515  df-fzo 13662  df-fl 13804  df-mod 13882  df-seq 14017  df-exp 14077  df-fac 14289  df-bc 14318  df-hash 14346  df-shft 15082  df-sgn 15102  df-cj 15128  df-re 15129  df-im 15130  df-sqrt 15264  df-abs 15265  df-limsup 15500  df-clim 15517  df-rlim 15518  df-sum 15716  df-ef 16099  df-sin 16101  df-cos 16102  df-pi 16104  df-dvds 16289  df-gcd 16531  df-prm 16708  df-struct 17185  df-sets 17202  df-slot 17220  df-ndx 17232  df-base 17248  df-ress 17269  df-plusg 17301  df-mulr 17302  df-starv 17303  df-sca 17304  df-vsca 17305  df-ip 17306  df-tset 17307  df-ple 17308  df-ds 17310  df-unif 17311  df-hom 17312  df-cco 17313  df-rest 17453  df-topn 17454  df-0g 17472  df-gsum 17473  df-topgen 17474  df-pt 17475  df-prds 17478  df-pws 17480  df-xrs 17534  df-qtop 17539  df-imas 17540  df-xps 17542  df-mre 17616  df-mrc 17617  df-acs 17619  df-mgm 18676  df-sgrp 18755  df-mnd 18771  df-mhm 18819  df-submnd 18820  df-grp 18980  df-minusg 18981  df-sbg 18982  df-mulg 19112  df-subg 19167  df-ghm 19256  df-cntz 19359  df-cmn 19824  df-abl 19825  df-mgp 20189  df-rng 20201  df-ur 20234  df-srg 20239  df-ring 20287  df-cring 20288  df-oppr 20388  df-dvdsr 20408  df-unit 20409  df-irred 20410  df-invr 20439  df-dvr 20452  df-rhm 20523  df-nzr 20565  df-subrng 20598  df-subrg 20622  df-rlreg 20746  df-domn 20747  df-idom 20748  df-drng 20783  df-field 20784  df-sdrg 20838  df-lmod 20931  df-lss 21001  df-lsp 21041  df-sra 21242  df-rgmod 21243  df-lidl 21280  df-rsp 21281  df-psmet 21418  df-xmet 21419  df-met 21420  df-bl 21421  df-mopn 21422  df-fbas 21423  df-fg 21424  df-cnfld 21427  df-assa 21907  df-asp 21908  df-ascl 21909  df-psr 21963  df-mvr 21964  df-mpl 21965  df-opsr 21967  df-evls 22129  df-evl 22130  df-psr1 22244  df-vr1 22245  df-ply1 22246  df-coe1 22247  df-evls1 22380  df-evl1 22381  df-top 22956  df-topon 22973  df-topsp 22995  df-bases 23008  df-cld 23081  df-ntr 23082  df-cls 23083  df-nei 23160  df-lp 23198  df-perf 23199  df-cn 23289  df-cnp 23290  df-haus 23377  df-tx 23624  df-hmeo 23817  df-fil 23908  df-fm 24000  df-flim 24001  df-flf 24002  df-xms 24382  df-ms 24383  df-tms 24384  df-cncf 24942  df-limc 25930  df-dv 25931  df-mdeg 26117  df-deg1 26118  df-mon1 26193  df-uc1p 26194  df-q1p 26195  df-r1p 26196  df-ig1p 26197  df-log 26623  df-cxp 26624  df-irng 33983  df-minply 33999
This theorem is referenced by:  cos9thpinconstrlem2  34089
  Copyright terms: Public domain W3C validator