Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  extdgmul Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem extdgmul 33028
Description: The multiplicativity formula for degrees of field extensions. Given ๐ธ a field extension of ๐น, itself a field extension of ๐พ, the degree of the extension ๐ธ/FldExt๐พ is the product of the degrees of the extensions ๐ธ/FldExt๐น and ๐น/FldExt๐พ. Proposition 1.2 of [Lang], p. 224. (Contributed by Thierry Arnoux, 30-Jul-2023.)
Assertion
Ref Expression
extdgmul ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐ธ[:]๐พ) = ((๐ธ[:]๐น) ยทe (๐น[:]๐พ)))

Proof of Theorem extdgmul
StepHypRef Expression
1 eqid 2730 . . 3 ((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐พ)) = ((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐พ))
2 eqid 2730 . . 3 ((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐น)) = ((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐น))
3 eqid 2730 . . 3 ((subringAlg โ€˜(๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)))โ€˜(Baseโ€˜๐พ)) = ((subringAlg โ€˜(๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)))โ€˜(Baseโ€˜๐พ))
4 eqid 2730 . . 3 (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)) = (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น))
5 eqid 2730 . . 3 (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐พ)) = (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐พ))
6 simpl 481 . . . . 5 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ๐ธ/FldExt๐น)
7 fldextfld1 33016 . . . . 5 (๐ธ/FldExt๐น โ†’ ๐ธ โˆˆ Field)
86, 7syl 17 . . . 4 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ๐ธ โˆˆ Field)
9 isfld 20511 . . . . 5 (๐ธ โˆˆ Field โ†” (๐ธ โˆˆ DivRing โˆง ๐ธ โˆˆ CRing))
109simplbi 496 . . . 4 (๐ธ โˆˆ Field โ†’ ๐ธ โˆˆ DivRing)
118, 10syl 17 . . 3 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ๐ธ โˆˆ DivRing)
12 fldextfld1 33016 . . . . . . . 8 (๐น/FldExt๐พ โ†’ ๐น โˆˆ Field)
1312adantl 480 . . . . . . 7 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ๐น โˆˆ Field)
14 brfldext 33014 . . . . . . 7 ((๐ธ โˆˆ Field โˆง ๐น โˆˆ Field) โ†’ (๐ธ/FldExt๐น โ†” (๐น = (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)) โˆง (Baseโ€˜๐น) โˆˆ (SubRingโ€˜๐ธ))))
158, 13, 14syl2anc 582 . . . . . 6 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐ธ/FldExt๐น โ†” (๐น = (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)) โˆง (Baseโ€˜๐น) โˆˆ (SubRingโ€˜๐ธ))))
166, 15mpbid 231 . . . . 5 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐น = (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)) โˆง (Baseโ€˜๐น) โˆˆ (SubRingโ€˜๐ธ)))
1716simpld 493 . . . 4 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ๐น = (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)))
18 isfld 20511 . . . . . 6 (๐น โˆˆ Field โ†” (๐น โˆˆ DivRing โˆง ๐น โˆˆ CRing))
1918simplbi 496 . . . . 5 (๐น โˆˆ Field โ†’ ๐น โˆˆ DivRing)
2013, 19syl 17 . . . 4 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ๐น โˆˆ DivRing)
2117, 20eqeltrrd 2832 . . 3 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)) โˆˆ DivRing)
22 fldexttr 33025 . . . . . 6 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ๐ธ/FldExt๐พ)
23 fldextfld2 33017 . . . . . . . 8 (๐น/FldExt๐พ โ†’ ๐พ โˆˆ Field)
2423adantl 480 . . . . . . 7 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ๐พ โˆˆ Field)
25 brfldext 33014 . . . . . . 7 ((๐ธ โˆˆ Field โˆง ๐พ โˆˆ Field) โ†’ (๐ธ/FldExt๐พ โ†” (๐พ = (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐พ)) โˆง (Baseโ€˜๐พ) โˆˆ (SubRingโ€˜๐ธ))))
268, 24, 25syl2anc 582 . . . . . 6 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐ธ/FldExt๐พ โ†” (๐พ = (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐พ)) โˆง (Baseโ€˜๐พ) โˆˆ (SubRingโ€˜๐ธ))))
2722, 26mpbid 231 . . . . 5 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐พ = (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐พ)) โˆง (Baseโ€˜๐พ) โˆˆ (SubRingโ€˜๐ธ)))
2827simpld 493 . . . 4 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ๐พ = (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐พ)))
29 isfld 20511 . . . . . 6 (๐พ โˆˆ Field โ†” (๐พ โˆˆ DivRing โˆง ๐พ โˆˆ CRing))
3029simplbi 496 . . . . 5 (๐พ โˆˆ Field โ†’ ๐พ โˆˆ DivRing)
3124, 30syl 17 . . . 4 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ๐พ โˆˆ DivRing)
3228, 31eqeltrrd 2832 . . 3 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐พ)) โˆˆ DivRing)
3316simprd 494 . . 3 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (Baseโ€˜๐น) โˆˆ (SubRingโ€˜๐ธ))
34 eqid 2730 . . . . . 6 (Baseโ€˜๐พ) = (Baseโ€˜๐พ)
3534fldextsubrg 33018 . . . . 5 (๐น/FldExt๐พ โ†’ (Baseโ€˜๐พ) โˆˆ (SubRingโ€˜๐น))
3635adantl 480 . . . 4 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (Baseโ€˜๐พ) โˆˆ (SubRingโ€˜๐น))
3717fveq2d 6894 . . . 4 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (SubRingโ€˜๐น) = (SubRingโ€˜(๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น))))
3836, 37eleqtrd 2833 . . 3 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (Baseโ€˜๐พ) โˆˆ (SubRingโ€˜(๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น))))
391, 2, 3, 4, 5, 11, 21, 32, 33, 38fedgmul 33004 . 2 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (dimโ€˜((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐พ))) = ((dimโ€˜((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐น))) ยทe (dimโ€˜((subringAlg โ€˜(๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)))โ€˜(Baseโ€˜๐พ)))))
40 extdgval 33021 . . 3 (๐ธ/FldExt๐พ โ†’ (๐ธ[:]๐พ) = (dimโ€˜((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐พ))))
4122, 40syl 17 . 2 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐ธ[:]๐พ) = (dimโ€˜((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐พ))))
42 extdgval 33021 . . . 4 (๐ธ/FldExt๐น โ†’ (๐ธ[:]๐น) = (dimโ€˜((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐น))))
436, 42syl 17 . . 3 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐ธ[:]๐น) = (dimโ€˜((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐น))))
44 extdgval 33021 . . . . 5 (๐น/FldExt๐พ โ†’ (๐น[:]๐พ) = (dimโ€˜((subringAlg โ€˜๐น)โ€˜(Baseโ€˜๐พ))))
4544adantl 480 . . . 4 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐น[:]๐พ) = (dimโ€˜((subringAlg โ€˜๐น)โ€˜(Baseโ€˜๐พ))))
4617fveq2d 6894 . . . . . 6 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (subringAlg โ€˜๐น) = (subringAlg โ€˜(๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น))))
4746fveq1d 6892 . . . . 5 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ((subringAlg โ€˜๐น)โ€˜(Baseโ€˜๐พ)) = ((subringAlg โ€˜(๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)))โ€˜(Baseโ€˜๐พ)))
4847fveq2d 6894 . . . 4 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (dimโ€˜((subringAlg โ€˜๐น)โ€˜(Baseโ€˜๐พ))) = (dimโ€˜((subringAlg โ€˜(๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)))โ€˜(Baseโ€˜๐พ))))
4945, 48eqtrd 2770 . . 3 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐น[:]๐พ) = (dimโ€˜((subringAlg โ€˜(๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)))โ€˜(Baseโ€˜๐พ))))
5043, 49oveq12d 7429 . 2 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ ((๐ธ[:]๐น) ยทe (๐น[:]๐พ)) = ((dimโ€˜((subringAlg โ€˜๐ธ)โ€˜(Baseโ€˜๐น))) ยทe (dimโ€˜((subringAlg โ€˜(๐ธ โ†พs (Baseโ€˜๐น)))โ€˜(Baseโ€˜๐พ)))))
5139, 41, 503eqtr4d 2780 1 ((๐ธ/FldExt๐น โˆง ๐น/FldExt๐พ) โ†’ (๐ธ[:]๐พ) = ((๐ธ[:]๐น) ยทe (๐น[:]๐พ)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 394   = wceq 1539   โˆˆ wcel 2104   class class class wbr 5147  โ€˜cfv 6542  (class class class)co 7411   ยทe cxmu 13095  Basecbs 17148   โ†พs cress 17177  CRingccrg 20128  SubRingcsubrg 20457  DivRingcdr 20500  Fieldcfield 20501  subringAlg csra 20926  dimcldim 32971  /FldExtcfldext 33005  [:]cextdg 33008
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 1911  ax-6 1969  ax-7 2009  ax-8 2106  ax-9 2114  ax-10 2135  ax-11 2152  ax-12 2169  ax-ext 2701  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7727  ax-reg 9589  ax-inf2 9638  ax-ac2 10460  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2532  df-eu 2561  df-clab 2708  df-cleq 2722  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3474  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-isom 6551  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-of 7672  df-rpss 7715  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-supp 8149  df-tpos 8213  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-oadd 8472  df-er 8705  df-map 8824  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9364  df-sup 9439  df-oi 9507  df-r1 9761  df-rank 9762  df-dju 9898  df-card 9936  df-acn 9939  df-ac 10113  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-xnn0 12549  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-xmul 13098  df-fz 13489  df-fzo 13632  df-seq 13971  df-hash 14295  df-struct 17084  df-sets 17101  df-slot 17119  df-ndx 17131  df-base 17149  df-ress 17178  df-plusg 17214  df-mulr 17215  df-sca 17217  df-vsca 17218  df-ip 17219  df-tset 17220  df-ple 17221  df-ocomp 17222  df-ds 17223  df-hom 17225  df-cco 17226  df-0g 17391  df-gsum 17392  df-prds 17397  df-pws 17399  df-mre 17534  df-mrc 17535  df-mri 17536  df-acs 17537  df-proset 18252  df-drs 18253  df-poset 18270  df-ipo 18485  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-mhm 18705  df-submnd 18706  df-grp 18858  df-minusg 18859  df-sbg 18860  df-mulg 18987  df-subg 19039  df-ghm 19128  df-cntz 19222  df-cmn 19691  df-abl 19692  df-mgp 20029  df-rng 20047  df-ur 20076  df-ring 20129  df-oppr 20225  df-dvdsr 20248  df-unit 20249  df-invr 20279  df-nzr 20404  df-subrng 20434  df-subrg 20459  df-drng 20502  df-field 20503  df-lmod 20616  df-lss 20687  df-lsp 20727  df-lmhm 20777  df-lbs 20830  df-lvec 20858  df-sra 20930  df-rgmod 20931  df-dsmm 21506  df-frlm 21521  df-uvc 21557  df-lindf 21580  df-linds 21581  df-dim 32972  df-fldext 33009  df-extdg 33010
This theorem is referenced by:  finexttrb  33029
  Copyright terms: Public domain W3C validator