Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  elqaalem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem elqaalem1 24591
 Description: Lemma for elqaa 24594. 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 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
elqaa.2 (𝜑𝐹 ∈ ((Poly‘ℚ) ∖ {0𝑝}))
elqaa.3 (𝜑 → (𝐹𝐴) = 0)
elqaa.4 𝐵 = (coeff‘𝐹)
elqaa.5 𝑁 = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
elqaa.6 𝑅 = (seq0( · , 𝑁)‘(deg‘𝐹))
Assertion
Ref Expression
elqaalem1 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝑁𝐾) ∈ ℕ ∧ ((𝐵𝐾) · (𝑁𝐾)) ∈ 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
StepHypRef Expression
1 fveq2 6541 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝐾 → (𝐵𝑘) = (𝐵𝐾))
21oveq1d 7034 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝐾 → ((𝐵𝑘) · 𝑛) = ((𝐵𝐾) · 𝑛))
32eleq1d 2866 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝐾 → (((𝐵𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ ↔ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ))
43rabbidv 3424 . . . . . 6 (𝑘 = 𝐾 → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ} = {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
54infeq1d 8790 . . . . 5 (𝑘 = 𝐾 → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
6 elqaa.5 . . . . 5 𝑁 = (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝑘) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
7 ltso 10570 . . . . . 6 < Or ℝ
87infex 8806 . . . . 5 inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) ∈ V
95, 6, 8fvmpt 6638 . . . 4 (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝑁𝐾) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
109adantl 482 . . 3 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁𝐾) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ))
11 ssrab2 3979 . . . . 5 {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ⊆ ℕ
12 nnuz 12130 . . . . 5 ℕ = (ℤ‘1)
1311, 12sseqtri 3926 . . . 4 {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ⊆ (ℤ‘1)
14 elqaa.2 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐹 ∈ ((Poly‘ℚ) ∖ {0𝑝}))
1514eldifad 3873 . . . . . . . 8 (𝜑𝐹 ∈ (Poly‘ℚ))
16 0z 11842 . . . . . . . . 9 0 ∈ ℤ
17 zq 12203 . . . . . . . . 9 (0 ∈ ℤ → 0 ∈ ℚ)
1816, 17ax-mp 5 . . . . . . . 8 0 ∈ ℚ
19 elqaa.4 . . . . . . . . 9 𝐵 = (coeff‘𝐹)
2019coef2 24504 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (Poly‘ℚ) ∧ 0 ∈ ℚ) → 𝐵:ℕ0⟶ℚ)
2115, 18, 20sylancl 586 . . . . . . 7 (𝜑𝐵:ℕ0⟶ℚ)
2221ffvelrnda 6719 . . . . . 6 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐵𝐾) ∈ ℚ)
23 qmulz 12200 . . . . . 6 ((𝐵𝐾) ∈ ℚ → ∃𝑛 ∈ ℕ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ)
2422, 23syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → ∃𝑛 ∈ ℕ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ)
25 rabn0 4261 . . . . 5 ({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ≠ ∅ ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ)
2624, 25sylibr 235 . . . 4 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ≠ ∅)
27 infssuzcl 12181 . . . 4 (({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ⊆ (ℤ‘1) ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ≠ ∅) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
2813, 26, 27sylancr 587 . . 3 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
2910, 28eqeltrd 2882 . 2 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑁𝐾) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ})
30 oveq2 7027 . . . 4 (𝑛 = (𝑁𝐾) → ((𝐵𝐾) · 𝑛) = ((𝐵𝐾) · (𝑁𝐾)))
3130eleq1d 2866 . . 3 (𝑛 = (𝑁𝐾) → (((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ ↔ ((𝐵𝐾) · (𝑁𝐾)) ∈ ℤ))
3231elrab 3617 . 2 ((𝑁𝐾) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ((𝐵𝐾) · 𝑛) ∈ ℤ} ↔ ((𝑁𝐾) ∈ ℕ ∧ ((𝐵𝐾) · (𝑁𝐾)) ∈ ℤ))
3329, 32sylib 219 1 ((𝜑𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝑁𝐾) ∈ ℕ ∧ ((𝐵𝐾) · (𝑁𝐾)) ∈ ℤ))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1522   ∈ wcel 2080   ≠ wne 2983  ∃wrex 3105  {crab 3108   ∖ cdif 3858   ⊆ wss 3861  ∅c0 4213  {csn 4474   ↦ cmpt 5043  ⟶wf 6224  ‘cfv 6228  (class class class)co 7019  infcinf 8754  ℂcc 10384  ℝcr 10385  0cc0 10386  1c1 10387   · cmul 10391   < clt 10524  ℕcn 11488  ℕ0cn0 11747  ℤcz 11831  ℤ≥cuz 12093  ℚcq 12197  seqcseq 13219  0𝑝c0p 23953  Polycply 24457  coeffccoe 24459  degcdgr 24460 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1778  ax-4 1792  ax-5 1889  ax-6 1948  ax-7 1993  ax-8 2082  ax-9 2090  ax-10 2111  ax-11 2125  ax-12 2140  ax-13 2343  ax-ext 2768  ax-rep 5084  ax-sep 5097  ax-nul 5104  ax-pow 5160  ax-pr 5224  ax-un 7322  ax-inf2 8953  ax-cnex 10442  ax-resscn 10443  ax-1cn 10444  ax-icn 10445  ax-addcl 10446  ax-addrcl 10447  ax-mulcl 10448  ax-mulrcl 10449  ax-mulcom 10450  ax-addass 10451  ax-mulass 10452  ax-distr 10453  ax-i2m1 10454  ax-1ne0 10455  ax-1rid 10456  ax-rnegex 10457  ax-rrecex 10458  ax-cnre 10459  ax-pre-lttri 10460  ax-pre-lttrn 10461  ax-pre-ltadd 10462  ax-pre-mulgt0 10463  ax-pre-sup 10464  ax-addf 10465 This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-3or 1081  df-3an 1082  df-tru 1525  df-fal 1535  df-ex 1763  df-nf 1767  df-sb 2042  df-mo 2575  df-eu 2611  df-clab 2775  df-cleq 2787  df-clel 2862  df-nfc 2934  df-ne 2984  df-nel 3090  df-ral 3109  df-rex 3110  df-reu 3111  df-rmo 3112  df-rab 3113  df-v 3438  df-sbc 3708  df-csb 3814  df-dif 3864  df-un 3866  df-in 3868  df-ss 3876  df-pss 3878  df-nul 4214  df-if 4384  df-pw 4457  df-sn 4475  df-pr 4477  df-tp 4479  df-op 4481  df-uni 4748  df-int 4785  df-iun 4829  df-br 4965  df-opab 5027  df-mpt 5044  df-tr 5067  df-id 5351  df-eprel 5356  df-po 5365  df-so 5366  df-fr 5405  df-se 5406  df-we 5407  df-xp 5452  df-rel 5453  df-cnv 5454  df-co 5455  df-dm 5456  df-rn 5457  df-res 5458  df-ima 5459  df-pred 6026  df-ord 6072  df-on 6073  df-lim 6074  df-suc 6075  df-iota 6192  df-fun 6230  df-fn 6231  df-f 6232  df-f1 6233  df-fo 6234  df-f1o 6235  df-fv 6236  df-isom 6237  df-riota 6980  df-ov 7022  df-oprab 7023  df-mpo 7024  df-of 7270  df-om 7440  df-1st 7548  df-2nd 7549  df-wrecs 7801  df-recs 7863  df-rdg 7901  df-1o 7956  df-oadd 7960  df-er 8142  df-map 8261  df-pm 8262  df-en 8361  df-dom 8362  df-sdom 8363  df-fin 8364  df-sup 8755  df-inf 8756  df-oi 8823  df-card 9217  df-pnf 10526  df-mnf 10527  df-xr 10528  df-ltxr 10529  df-le 10530  df-sub 10721  df-neg 10722  df-div 11148  df-nn 11489  df-2 11550  df-3 11551  df-n0 11748  df-z 11832  df-uz 12094  df-q 12198  df-rp 12240  df-fz 12743  df-fzo 12884  df-fl 13012  df-seq 13220  df-exp 13280  df-hash 13541  df-cj 14292  df-re 14293  df-im 14294  df-sqrt 14428  df-abs 14429  df-clim 14679  df-rlim 14680  df-sum 14877  df-0p 23954  df-ply 24461  df-coe 24463 This theorem is referenced by:  elqaalem2  24592
 Copyright terms: Public domain W3C validator