Theorem elqaalem1 24910

Description: Lemma for elqaa 24913. The function 𝑁 represents the denominators of the rational coefficients 𝐵. By multiplying them all together to make 𝑅, we get a number big enough to clear all the denominators and make 𝑅 · 𝐹 an integer polynomial. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Jul-2014.) (Revised by AV, 3-Oct-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
elqaa.1	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
elqaa.2	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((Poly‘ℚ) ∖ {0𝑝}))
elqaa.3	⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝐴) = 0)
elqaa.4	⊢ 𝐵 = (coeff‘𝐹)
elqaa.5	⊢ 𝑁 = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
elqaa.6	⊢ 𝑅 = (seq0( · , 𝑁)‘(deg‘𝐹))

Assertion

Ref	Expression
elqaalem1	⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝑁‘𝐾) ∈ ℕ ∧ ((𝐵‘𝐾) · (𝑁‘𝐾)) ∈ ℤ))

Distinct variable groups:   𝑘,𝑛,𝐴   𝐵,𝑘,𝑛   𝜑,𝑘   𝑘,𝐾,𝑛   𝑘,𝑁,𝑛   𝑅,𝑘

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑛)   𝑅(𝑛)   𝐹(𝑘,𝑛)

Proof of Theorem elqaalem1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fveq2 6672	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → (𝐵‘𝑘) = (𝐵‘𝐾))
2	1	oveq1d 7173	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → ((𝐵‘𝑘) · 𝑛) = ((𝐵‘𝐾) · 𝑛))
3	2	eleq1d 2899	. . . . . . 7 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → (((𝐵‘𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ ↔ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ))
4	3	rabbidv 3482	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ} = {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
5	4	infeq1d 8943	. . . . 5 ⊢ (𝑘 = 𝐾 → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
6		elqaa.5	. . . . 5 ⊢ 𝑁 = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
7		ltso 10723	. . . . . 6 ⊢ < Or ℝ
8	7	infex 8959	. . . . 5 ⊢ inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) ∈ V
9	5, 6, 8	fvmpt 6770	. . . 4 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝑁‘𝐾) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
10	9	adantl 484	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁‘𝐾) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
11		ssrab2 4058	. . . . 5 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ⊆ ℕ
12		nnuz 12284	. . . . 5 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
13	11, 12	sseqtri 4005	. . . 4 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ⊆ (ℤ≥‘1)
14		elqaa.2	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ ((Poly‘ℚ) ∖ {0𝑝}))
15	14	eldifad 3950	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (Poly‘ℚ))
16		0z 11995	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 ∈ ℤ
17		zq 12357	. . . . . . . . 9 ⊢ (0 ∈ ℤ → 0 ∈ ℚ)
18	16, 17	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ ℚ
19		elqaa.4	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐵 = (coeff‘𝐹)
20	19	coef2 24823	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹 ∈ (Poly‘ℚ) ∧ 0 ∈ ℚ) → 𝐵:ℕ0⟶ℚ)
21	15, 18, 20	sylancl 588	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐵:ℕ0⟶ℚ)
22	21	ffvelrnda 6853	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐵‘𝐾) ∈ ℚ)
23		qmulz 12354	. . . . . 6 ⊢ ((𝐵‘𝐾) ∈ ℚ → ∃𝑛 ∈ ℕ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ)
24	22, 23	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑛 ∈ ℕ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ)
25		rabn0 4341	. . . . 5 ⊢ ({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ≠ ∅ ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ)
26	24, 25	sylibr 236	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ≠ ∅)
27		infssuzcl 12335	. . . 4 ⊢ (({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ⊆ (ℤ≥‘1) ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ≠ ∅) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
28	13, 26, 27	sylancr 589	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
29	10, 28	eqeltrd 2915	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁‘𝐾) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
30		oveq2 7166	. . . 4 ⊢ (𝑛 = (𝑁‘𝐾) → ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) = ((𝐵‘𝐾) · (𝑁‘𝐾)))
31	30	eleq1d 2899	. . 3 ⊢ (𝑛 = (𝑁‘𝐾) → (((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ ↔ ((𝐵‘𝐾) · (𝑁‘𝐾)) ∈ ℤ))
32	31	elrab 3682	. 2 ⊢ ((𝑁‘𝐾) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵‘𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ↔ ((𝑁‘𝐾) ∈ ℕ ∧ ((𝐵‘𝐾) · (𝑁‘𝐾)) ∈ ℤ))
33	29, 32	sylib 220	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝑁‘𝐾) ∈ ℕ ∧ ((𝐵‘𝐾) · (𝑁‘𝐾)) ∈ ℤ))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1537   ∈ wcel 2114   ≠ wne 3018  ∃wrex 3141  {crab 3144   ∖ cdif 3935   ⊆ wss 3938  ∅c0 4293  {csn 4569   ↦ cmpt 5148  ⟶wf 6353  ‘cfv 6357  (class class class)co 7158  infcinf 8907  ℂcc 10537  ℝcr 10538  0cc0 10539  1c1 10540   · cmul 10544   < clt 10677  ℕcn 11640  ℕ₀cn0 11900  ℤcz 11984  ℤ_≥cuz 12246  ℚcq 12351  seqcseq 13372  0_𝑝c0p 24272  Polycply 24776  coeffccoe 24778  degcdgr 24779

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2795  ax-rep 5192  ax-sep 5205  ax-nul 5212  ax-pow 5268  ax-pr 5332  ax-un 7463  ax-inf2 9106  ax-cnex 10595  ax-resscn 10596  ax-1cn 10597  ax-icn 10598  ax-addcl 10599  ax-addrcl 10600  ax-mulcl 10601  ax-mulrcl 10602  ax-mulcom 10603  ax-addass 10604  ax-mulass 10605  ax-distr 10606  ax-i2m1 10607  ax-1ne0 10608  ax-1rid 10609  ax-rnegex 10610  ax-rrecex 10611  ax-cnre 10612  ax-pre-lttri 10613  ax-pre-lttrn 10614  ax-pre-ltadd 10615  ax-pre-mulgt0 10616  ax-pre-sup 10617  ax-addf 10618

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2802  df-cleq 2816  df-clel 2895  df-nfc 2965  df-ne 3019  df-nel 3126  df-ral 3145  df-rex 3146  df-reu 3147  df-rmo 3148  df-rab 3149  df-v 3498  df-sbc 3775  df-csb 3886  df-dif 3941  df-un 3943  df-in 3945  df-ss 3954  df-pss 3956  df-nul 4294  df-if 4470  df-pw 4543  df-sn 4570  df-pr 4572  df-tp 4574  df-op 4576  df-uni 4841  df-int 4879  df-iun 4923  df-br 5069  df-opab 5131  df-mpt 5149  df-tr 5175  df-id 5462  df-eprel 5467  df-po 5476  df-so 5477  df-fr 5516  df-se 5517  df-we 5518  df-xp 5563  df-rel 5564  df-cnv 5565  df-co 5566  df-dm 5567  df-rn 5568  df-res 5569  df-ima 5570  df-pred 6150  df-ord 6196  df-on 6197  df-lim 6198  df-suc 6199  df-iota 6316  df-fun 6359  df-fn 6360  df-f 6361  df-f1 6362  df-fo 6363  df-f1o 6364  df-fv 6365  df-isom 6366  df-riota 7116  df-ov 7161  df-oprab 7162  df-mpo 7163  df-of 7411  df-om 7583  df-1st 7691  df-2nd 7692  df-wrecs 7949  df-recs 8010  df-rdg 8048  df-1o 8104  df-oadd 8108  df-er 8291  df-map 8410  df-pm 8411  df-en 8512  df-dom 8513  df-sdom 8514  df-fin 8515  df-sup 8908  df-inf 8909  df-oi 8976  df-card 9370  df-pnf 10679  df-mnf 10680  df-xr 10681  df-ltxr 10682  df-le 10683  df-sub 10874  df-neg 10875  df-div 11300  df-nn 11641  df-2 11703  df-3 11704  df-n0 11901  df-z 11985  df-uz 12247  df-q 12352  df-rp 12393  df-fz 12896  df-fzo 13037  df-fl 13165  df-seq 13373  df-exp 13433  df-hash 13694  df-cj 14460  df-re 14461  df-im 14462  df-sqrt 14596  df-abs 14597  df-clim 14847  df-rlim 14848  df-sum 15045  df-0p 24273  df-ply 24780  df-coe 24782

This theorem is referenced by:  elqaalem2  24911