Theorem dgrle 25686

Description: Given an explicit expression for a polynomial, the degree is at most the highest term in the sum. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Jul-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
dgrle.1	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
dgrle.2	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
dgrle.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → 𝐴 ∈ ℂ)
dgrle.4	⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(𝐴 · (𝑧↑𝑘))))

Assertion

Ref	Expression
dgrle	⊢ (𝜑 → (deg‘𝐹) ≤ 𝑁)

Distinct variable groups:   𝑧,𝐴   𝑧,𝑘,𝑁   𝜑,𝑘,𝑧

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑘)   𝑆(𝑧,𝑘)   𝐹(𝑧,𝑘)

Proof of Theorem dgrle

Dummy variable 𝑚 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dgrle.1	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
2		dgrle.2	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
3		dgrle.3	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → 𝐴 ∈ ℂ)
4		dgrle.4	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)(𝐴 · (𝑧↑𝑘))))
5	1, 2, 3, 4	coeeq2 25685	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (coeff‘𝐹) = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0)))
6	5	ad2antrr 724	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ ¬ 𝑚 ≤ 𝑁) → (coeff‘𝐹) = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0)))
7	6	fveq1d 6880	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ ¬ 𝑚 ≤ 𝑁) → ((coeff‘𝐹)‘𝑚) = ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑚))
8		nfcv 2902	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑘𝑚
9		nfv 1917	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘 ¬ 𝑚 ≤ 𝑁
10		nffvmpt1 6889	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑘((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑚)
11	10	nfeq1 2917	. . . . . . . . . . 11 ⊢ Ⅎ𝑘((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑚) = 0
12	9, 11	nfim 1899	. . . . . . . . . 10 ⊢ Ⅎ𝑘(¬ 𝑚 ≤ 𝑁 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑚) = 0)
13		breq1 5144	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (𝑘 ≤ 𝑁 ↔ 𝑚 ≤ 𝑁))
14	13	notbid 317	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (¬ 𝑘 ≤ 𝑁 ↔ ¬ 𝑚 ≤ 𝑁))
15		fveqeq2 6887	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → (((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) = 0 ↔ ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑚) = 0))
16	14, 15	imbi12d 344	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑚 → ((¬ 𝑘 ≤ 𝑁 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) = 0) ↔ (¬ 𝑚 ≤ 𝑁 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑚) = 0)))
17		iffalse 4531	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (¬ 𝑘 ≤ 𝑁 → if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0) = 0)
18	17	fveq2d 6882	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (¬ 𝑘 ≤ 𝑁 → ( I ‘if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0)) = ( I ‘0))
19		0cn 11188	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 0 ∈ ℂ
20		fvi 6953	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (0 ∈ ℂ → ( I ‘0) = 0)
21	19, 20	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ( I ‘0) = 0
22	18, 21	eqtrdi 2787	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (¬ 𝑘 ≤ 𝑁 → ( I ‘if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0)) = 0)
23		eqid 2731	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0)) = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))
24	23	fvmpt2i 6994	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) = ( I ‘if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0)))
25	24	eqeq1d 2733	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) = 0 ↔ ( I ‘if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0)) = 0))
26	22, 25	imbitrrid 245	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 ∈ ℕ0 → (¬ 𝑘 ≤ 𝑁 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑘) = 0))
27	8, 12, 16, 26	vtoclgaf 3561	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ0 → (¬ 𝑚 ≤ 𝑁 → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑚) = 0))
28	27	imp 407	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑚 ∈ ℕ0 ∧ ¬ 𝑚 ≤ 𝑁) → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑚) = 0)
29	28	adantll 712	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ ¬ 𝑚 ≤ 𝑁) → ((𝑘 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑘 ≤ 𝑁, 𝐴, 0))‘𝑚) = 0)
30	7, 29	eqtrd 2771	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ ¬ 𝑚 ≤ 𝑁) → ((coeff‘𝐹)‘𝑚) = 0)
31	30	ex 413	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (¬ 𝑚 ≤ 𝑁 → ((coeff‘𝐹)‘𝑚) = 0))
32	31	necon1ad 2956	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (((coeff‘𝐹)‘𝑚) ≠ 0 → 𝑚 ≤ 𝑁))
33	32	ralrimiva 3145	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑚 ∈ ℕ0 (((coeff‘𝐹)‘𝑚) ≠ 0 → 𝑚 ≤ 𝑁))
34		eqid 2731	. . . . . 6 ⊢ (coeff‘𝐹) = (coeff‘𝐹)
35	34	coef3 25675	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (coeff‘𝐹):ℕ0⟶ℂ)
36	1, 35	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (coeff‘𝐹):ℕ0⟶ℂ)
37		plyco0 25635	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ (coeff‘𝐹):ℕ0⟶ℂ) → (((coeff‘𝐹) “ (ℤ≥‘(𝑁 + 1))) = {0} ↔ ∀𝑚 ∈ ℕ0 (((coeff‘𝐹)‘𝑚) ≠ 0 → 𝑚 ≤ 𝑁)))
38	2, 36, 37	syl2anc 584	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((coeff‘𝐹) “ (ℤ≥‘(𝑁 + 1))) = {0} ↔ ∀𝑚 ∈ ℕ0 (((coeff‘𝐹)‘𝑚) ≠ 0 → 𝑚 ≤ 𝑁)))
39	33, 38	mpbird 256	. 2 ⊢ (𝜑 → ((coeff‘𝐹) “ (ℤ≥‘(𝑁 + 1))) = {0})
40		eqid 2731	. . 3 ⊢ (deg‘𝐹) = (deg‘𝐹)
41	34, 40	dgrlb 25679	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ ((coeff‘𝐹) “ (ℤ≥‘(𝑁 + 1))) = {0}) → (deg‘𝐹) ≤ 𝑁)
42	1, 2, 39, 41	syl3anc 1371	1 ⊢ (𝜑 → (deg‘𝐹) ≤ 𝑁)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ≠ wne 2939  ∀wral 3060  ifcif 4522  {csn 4622   class class class wbr 5141   ↦ cmpt 5224   I cid 5566   “ cima 5672  ⟶wf 6528  ‘cfv 6532  (class class class)co 7393  ℂcc 11090  0cc0 11092  1c1 11093   + caddc 11095   · cmul 11097   ≤ cle 11231  ℕ₀cn0 12454  ℤ_≥cuz 12804  ...cfz 13466  ↑cexp 14009  Σcsu 15614  Polycply 25627  coeffccoe 25629  degcdgr 25630

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2702  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7708  ax-inf2 9618  ax-cnex 11148  ax-resscn 11149  ax-1cn 11150  ax-icn 11151  ax-addcl 11152  ax-addrcl 11153  ax-mulcl 11154  ax-mulrcl 11155  ax-mulcom 11156  ax-addass 11157  ax-mulass 11158  ax-distr 11159  ax-i2m1 11160  ax-1ne0 11161  ax-1rid 11162  ax-rnegex 11163  ax-rrecex 11164  ax-cnre 11165  ax-pre-lttri 11166  ax-pre-lttrn 11167  ax-pre-ltadd 11168  ax-pre-mulgt0 11169  ax-pre-sup 11170

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  df-sbc 3774  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-nul 4319  df-if 4523  df-pw 4598  df-sn 4623  df-pr 4625  df-op 4629  df-uni 4902  df-int 4944  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-se 5625  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6289  df-ord 6356  df-on 6357  df-lim 6358  df-suc 6359  df-iota 6484  df-fun 6534  df-fn 6535  df-f 6536  df-f1 6537  df-fo 6538  df-f1o 6539  df-fv 6540  df-isom 6541  df-riota 7349  df-ov 7396  df-oprab 7397  df-mpo 7398  df-of 7653  df-om 7839  df-1st 7957  df-2nd 7958  df-frecs 8248  df-wrecs 8279  df-recs 8353  df-rdg 8392  df-1o 8448  df-er 8686  df-map 8805  df-pm 8806  df-en 8923  df-dom 8924  df-sdom 8925  df-fin 8926  df-sup 9419  df-inf 9420  df-oi 9487  df-card 9916  df-pnf 11232  df-mnf 11233  df-xr 11234  df-ltxr 11235  df-le 11236  df-sub 11428  df-neg 11429  df-div 11854  df-nn 12195  df-2 12257  df-3 12258  df-n0 12455  df-z 12541  df-uz 12805  df-rp 12957  df-fz 13467  df-fzo 13610  df-fl 13739  df-seq 13949  df-exp 14010  df-hash 14273  df-cj 15028  df-re 15029  df-im 15030  df-sqrt 15164  df-abs 15165  df-clim 15414  df-rlim 15415  df-sum 15615  df-0p 25116  df-ply 25631  df-coe 25633  df-dgr 25634

This theorem is referenced by:  dgreq  25687  0dgr  25688  coeaddlem  25692  coemullem  25693  taylply2  25809