Theorem cos9thpiminplylem6 33760

Description: Evaluation of the polynomial ((𝑋↑3) + ((-3 · 𝑋) + 1)). (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)))
cos9thpiminplylem6.1	⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ ℂ)

Assertion

Ref	Expression
cos9thpiminplylem6	⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑌) = ((𝑌↑3) + ((-3 · 𝑌) + 1)))

Proof of Theorem cos9thpiminplylem6

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cos9thpiminply.f	. . . 4 ⊢ 𝐹 = ((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))
2	1	fveq2i 6825	. . 3 ⊢ ((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹) = ((ℂfld evalSub1 ℚ)‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))
3	2	fveq1i 6823	. 2 ⊢ (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑌) = (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))‘𝑌)
4		eqid 2729	. . . 4 ⊢ (ℂfld evalSub1 ℚ) = (ℂfld evalSub1 ℚ)
5		cnfldbas 21265	. . . 4 ⊢ ℂ = (Base‘ℂfld)
6		cos9thpiminply.p	. . . 4 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑄)
7		cos9thpiminply.q	. . . 4 ⊢ 𝑄 = (ℂfld ↾s ℚ)
8		eqid 2729	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
9		cos9thpiminply.4	. . . 4 ⊢ + = (+g‘𝑃)
10		cnfldadd 21267	. . . 4 ⊢ + = (+g‘ℂfld)
11		cncrng 21295	. . . . 5 ⊢ ℂfld ∈ CRing
12	11	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℂfld ∈ CRing)
13		qsubdrg 21326	. . . . . 6 ⊢ (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂfld ↾s ℚ) ∈ DivRing)
14	13	simpli 483	. . . . 5 ⊢ ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld)
15	14	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld))
16		eqid 2729	. . . . . 6 ⊢ (mulGrp‘𝑃) = (mulGrp‘𝑃)
17	16, 8	mgpbas 20030	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝑃) = (Base‘(mulGrp‘𝑃))
18		cos9thpiminply.6	. . . . 5 ⊢ ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
19	7	qdrng 27529	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑄 ∈ DivRing
20	19	a1i 11	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ DivRing)
21	20	drngringd 20622	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ Ring)
22	6	ply1ring 22130	. . . . . . 7 ⊢ (𝑄 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
23	21, 22	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ Ring)
24	16	ringmgp 20124	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ Ring → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
25	23, 24	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
26		3nn0 12402	. . . . . 6 ⊢ 3 ∈ ℕ0
27	26	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 3 ∈ ℕ0)
28		cos9thpiminply.x	. . . . . . 7 ⊢ 𝑋 = (var1‘𝑄)
29	28, 6, 8	vr1cl 22100	. . . . . 6 ⊢ (𝑄 ∈ Ring → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
30	21, 29	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
31	17, 18, 25, 27, 30	mulgnn0cld 18974	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (3 ↑ 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
32	23	ringgrpd 20127	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ Grp)
33		cos9thpiminply.5	. . . . . 6 ⊢ · = (.r‘𝑃)
34		cos9thpiminply.k	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 = (algSc‘𝑃)
35	6	ply1sca 22135	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑄 ∈ DivRing → 𝑄 = (Scalar‘𝑃))
36	19, 35	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑄 = (Scalar‘𝑃)
37	6	ply1lmod 22134	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑄 ∈ Ring → 𝑃 ∈ LMod)
38	21, 37	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ LMod)
39	7	qrngbas 27528	. . . . . . . 8 ⊢ ℚ = (Base‘𝑄)
40	34, 36, 23, 38, 39, 8	asclf 21789	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐾:ℚ⟶(Base‘𝑃))
41	27	nn0zd 12497	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 3 ∈ ℤ)
42		zq 12855	. . . . . . . . 9 ⊢ (3 ∈ ℤ → 3 ∈ ℚ)
43	41, 42	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 3 ∈ ℚ)
44		qnegcl 12867	. . . . . . . 8 ⊢ (3 ∈ ℚ → -3 ∈ ℚ)
45	43, 44	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → -3 ∈ ℚ)
46	40, 45	ffvelcdmd 7019	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐾‘-3) ∈ (Base‘𝑃))
47	8, 33, 23, 46, 30	ringcld 20145	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐾‘-3) · 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
48		1zzd 12506	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
49		zq 12855	. . . . . . 7 ⊢ (1 ∈ ℤ → 1 ∈ ℚ)
50	48, 49	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℚ)
51	40, 50	ffvelcdmd 7019	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐾‘1) ∈ (Base‘𝑃))
52	8, 9, 32, 47, 51	grpcld 18826	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)) ∈ (Base‘𝑃))
53		cos9thpiminplylem6.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ ℂ)
54	4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 31, 52, 53	evls1addd 22256	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))‘𝑌) = ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(3 ↑ 𝑋))‘𝑌) + (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘𝑌)))
55		eqid 2729	. . . . . 6 ⊢ (.g‘(mulGrp‘ℂfld)) = (.g‘(mulGrp‘ℂfld))
56	4, 5, 6, 7, 8, 12, 15, 18, 55, 27, 30, 53	evls1expd 22252	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(3 ↑ 𝑋))‘𝑌) = (3(.g‘(mulGrp‘ℂfld))(((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝑋)‘𝑌)))
57	4, 28, 7, 5, 12, 15	evls1var 22223	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝑋) = ( I ↾ ℂ))
58	57	fveq1d 6824	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝑋)‘𝑌) = (( I ↾ ℂ)‘𝑌))
59		fvresi 7109	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑌 ∈ ℂ → (( I ↾ ℂ)‘𝑌) = 𝑌)
60	53, 59	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (( I ↾ ℂ)‘𝑌) = 𝑌)
61	58, 60	eqtrd 2764	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝑋)‘𝑌) = 𝑌)
62	61	oveq2d 7365	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (3(.g‘(mulGrp‘ℂfld))(((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝑋)‘𝑌)) = (3(.g‘(mulGrp‘ℂfld))𝑌))
63		cnfldexp 21311	. . . . . 6 ⊢ ((𝑌 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (3(.g‘(mulGrp‘ℂfld))𝑌) = (𝑌↑3))
64	53, 26, 63	sylancl 586	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (3(.g‘(mulGrp‘ℂfld))𝑌) = (𝑌↑3))
65	56, 62, 64	3eqtrd 2768	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(3 ↑ 𝑋))‘𝑌) = (𝑌↑3))
66	4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 47, 51, 53	evls1addd 22256	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘𝑌) = ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘𝑌) + (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(𝐾‘1))‘𝑌)))
67		cnfldmul 21269	. . . . . . . 8 ⊢ · = (.r‘ℂfld)
68	4, 5, 6, 7, 8, 33, 67, 12, 15, 46, 30, 53	evls1muld 22257	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘𝑌) = ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(𝐾‘-3))‘𝑌) · (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝑋)‘𝑌)))
69	4, 6, 7, 5, 34, 12, 15, 45, 53	evls1scafv 22251	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(𝐾‘-3))‘𝑌) = -3)
70	69, 61	oveq12d 7367	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(𝐾‘-3))‘𝑌) · (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝑋)‘𝑌)) = (-3 · 𝑌))
71	68, 70	eqtrd 2764	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘𝑌) = (-3 · 𝑌))
72	4, 6, 7, 5, 34, 12, 15, 50, 53	evls1scafv 22251	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(𝐾‘1))‘𝑌) = 1)
73	71, 72	oveq12d 7367	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘((𝐾‘-3) · 𝑋))‘𝑌) + (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(𝐾‘1))‘𝑌)) = ((-3 · 𝑌) + 1))
74	66, 73	eqtrd 2764	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘𝑌) = ((-3 · 𝑌) + 1))
75	65, 74	oveq12d 7367	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(3 ↑ 𝑋))‘𝑌) + (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘(((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1)))‘𝑌)) = ((𝑌↑3) + ((-3 · 𝑌) + 1)))
76	54, 75	eqtrd 2764	. 2 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘((3 ↑ 𝑋) + (((𝐾‘-3) · 𝑋) + (𝐾‘1))))‘𝑌) = ((𝑌↑3) + ((-3 · 𝑌) + 1)))
77	3, 76	eqtrid 2776	1 ⊢ (𝜑 → (((ℂfld evalSub1 ℚ)‘𝐹)‘𝑌) = ((𝑌↑3) + ((-3 · 𝑌) + 1)))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1540   ∈ wcel 2109   I cid 5513   ↾ cres 5621  ‘cfv 6482  (class class class)co 7349  ℂcc 11007  1c1 11010  ici 11011   + caddc 11012   · cmul 11014  -cneg 11348   / cdiv 11777  2c2 12183  3c3 12184  ℕ₀cn0 12384  ℤcz 12471  ℚcq 12849  ↑cexp 13968  expce 15968  πcpi 15973  Basecbs 17120   ↾_s cress 17141  +_gcplusg 17161  ._rcmulr 17162  Scalarcsca 17164  Mndcmnd 18608  ._gcmg 18946  mulGrpcmgp 20025  Ringcrg 20118  CRingccrg 20119  SubRingcsubrg 20454  DivRingcdr 20614  LModclmod 20763  ℂ_fldccnfld 21261  algSccascl 21759  var₁cv1 22058  Poly₁cpl1 22059   evalSub₁ ces1 22198  deg₁cdg1 25957  ↑_𝑐ccxp 26462

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5218  ax-sep 5235  ax-nul 5245  ax-pow 5304  ax-pr 5371  ax-un 7671  ax-cnex 11065  ax-resscn 11066  ax-1cn 11067  ax-icn 11068  ax-addcl 11069  ax-addrcl 11070  ax-mulcl 11071  ax-mulrcl 11072  ax-mulcom 11073  ax-addass 11074  ax-mulass 11075  ax-distr 11076  ax-i2m1 11077  ax-1ne0 11078  ax-1rid 11079  ax-rnegex 11080  ax-rrecex 11081  ax-cnre 11082  ax-pre-lttri 11083  ax-pre-lttrn 11084  ax-pre-ltadd 11085  ax-pre-mulgt0 11086  ax-addf 11088  ax-mulf 11089

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3395  df-v 3438  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4285  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-tp 4582  df-op 4584  df-uni 4859  df-int 4897  df-iun 4943  df-iin 4944  df-br 5093  df-opab 5155  df-mpt 5174  df-tr 5200  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-se 5573  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6249  df-ord 6310  df-on 6311  df-lim 6312  df-suc 6313  df-iota 6438  df-fun 6484  df-fn 6485  df-f 6486  df-f1 6487  df-fo 6488  df-f1o 6489  df-fv 6490  df-isom 6491  df-riota 7306  df-ov 7352  df-oprab 7353  df-mpo 7354  df-of 7613  df-ofr 7614  df-om 7800  df-1st 7924  df-2nd 7925  df-supp 8094  df-tpos 8159  df-frecs 8214  df-wrecs 8245  df-recs 8294  df-rdg 8332  df-1o 8388  df-2o 8389  df-er 8625  df-map 8755  df-pm 8756  df-ixp 8825  df-en 8873  df-dom 8874  df-sdom 8875  df-fin 8876  df-fsupp 9252  df-sup 9332  df-oi 9402  df-card 9835  df-pnf 11151  df-mnf 11152  df-xr 11153  df-ltxr 11154  df-le 11155  df-sub 11349  df-neg 11350  df-div 11778  df-nn 12129  df-2 12191  df-3 12192  df-4 12193  df-5 12194  df-6 12195  df-7 12196  df-8 12197  df-9 12198  df-n0 12385  df-z 12472  df-dec 12592  df-uz 12736  df-q 12850  df-fz 13411  df-fzo 13558  df-seq 13909  df-exp 13969  df-hash 14238  df-struct 17058  df-sets 17075  df-slot 17093  df-ndx 17105  df-base 17121  df-ress 17142  df-plusg 17174  df-mulr 17175  df-starv 17176  df-sca 17177  df-vsca 17178  df-ip 17179  df-tset 17180  df-ple 17181  df-ds 17183  df-unif 17184  df-hom 17185  df-cco 17186  df-0g 17345  df-gsum 17346  df-prds 17351  df-pws 17353  df-mre 17488  df-mrc 17489  df-acs 17491  df-mgm 18514  df-sgrp 18593  df-mnd 18609  df-mhm 18657  df-submnd 18658  df-grp 18815  df-minusg 18816  df-sbg 18817  df-mulg 18947  df-subg 19002  df-ghm 19092  df-cntz 19196  df-cmn 19661  df-abl 19662  df-mgp 20026  df-rng 20038  df-ur 20067  df-srg 20072  df-ring 20120  df-cring 20121  df-oppr 20222  df-dvdsr 20242  df-unit 20243  df-invr 20273  df-dvr 20286  df-rhm 20357  df-subrng 20431  df-subrg 20455  df-drng 20616  df-lmod 20765  df-lss 20835  df-lsp 20875  df-cnfld 21262  df-assa 21760  df-asp 21761  df-ascl 21762  df-psr 21816  df-mvr 21817  df-mpl 21818  df-opsr 21820  df-evls 21979  df-evl 21980  df-psr1 22062  df-vr1 22063  df-ply1 22064  df-coe1 22065  df-evls1 22200  df-evl1 22201

This theorem is referenced by:  cos9thpiminply  33761