Theorem facth1 25681

Description: The factor theorem and its converse. A polynomial 𝐹 has a root at 𝐴 iff 𝐺 = 𝑥 − 𝐴 is a factor of 𝐹. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Jun-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
ply1rem.p	⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
ply1rem.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑃)
ply1rem.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
ply1rem.x	⊢ 𝑋 = (var1‘𝑅)
ply1rem.m	⊢ − = (-g‘𝑃)
ply1rem.a	⊢ 𝐴 = (algSc‘𝑃)
ply1rem.g	⊢ 𝐺 = (𝑋 − (𝐴‘𝑁))
ply1rem.o	⊢ 𝑂 = (eval1‘𝑅)
ply1rem.1	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ NzRing)
ply1rem.2	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ CRing)
ply1rem.3	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝐾)
ply1rem.4	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐵)
facth1.z	⊢ 0 = (0g‘𝑅)
facth1.d	⊢ ∥ = (∥r‘𝑃)

Assertion

Ref	Expression
facth1	⊢ (𝜑 → (𝐺 ∥ 𝐹 ↔ ((𝑂‘𝐹)‘𝑁) = 0 ))

Proof of Theorem facth1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ply1rem.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ NzRing)
2		nzrring 20294	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ NzRing → 𝑅 ∈ Ring)
3	1, 2	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
4		ply1rem.4	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ 𝐵)
5		ply1rem.p	. . . . . 6 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
6		ply1rem.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑃)
7		ply1rem.k	. . . . . 6 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
8		ply1rem.x	. . . . . 6 ⊢ 𝑋 = (var1‘𝑅)
9		ply1rem.m	. . . . . 6 ⊢ − = (-g‘𝑃)
10		ply1rem.a	. . . . . 6 ⊢ 𝐴 = (algSc‘𝑃)
11		ply1rem.g	. . . . . 6 ⊢ 𝐺 = (𝑋 − (𝐴‘𝑁))
12		ply1rem.o	. . . . . 6 ⊢ 𝑂 = (eval1‘𝑅)
13		ply1rem.2	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ CRing)
14		ply1rem.3	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝐾)
15		eqid 2732	. . . . . 6 ⊢ (Monic1p‘𝑅) = (Monic1p‘𝑅)
16		eqid 2732	. . . . . 6 ⊢ ( deg1 ‘𝑅) = ( deg1 ‘𝑅)
17		facth1.z	. . . . . 6 ⊢ 0 = (0g‘𝑅)
18	5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 1, 13, 14, 15, 16, 17	ply1remlem 25679	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐺 ∈ (Monic1p‘𝑅) ∧ (( deg1 ‘𝑅)‘𝐺) = 1 ∧ (◡(𝑂‘𝐺) “ { 0 }) = {𝑁}))
19	18	simp1d 1142	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ (Monic1p‘𝑅))
20		eqid 2732	. . . . 5 ⊢ (Unic1p‘𝑅) = (Unic1p‘𝑅)
21	20, 15	mon1puc1p 25667	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐺 ∈ (Monic1p‘𝑅)) → 𝐺 ∈ (Unic1p‘𝑅))
22	3, 19, 21	syl2anc 584	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ (Unic1p‘𝑅))
23		facth1.d	. . . 4 ⊢ ∥ = (∥r‘𝑃)
24		eqid 2732	. . . 4 ⊢ (0g‘𝑃) = (0g‘𝑃)
25		eqid 2732	. . . 4 ⊢ (rem1p‘𝑅) = (rem1p‘𝑅)
26	5, 23, 6, 20, 24, 25	dvdsr1p 25678	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐺 ∈ (Unic1p‘𝑅)) → (𝐺 ∥ 𝐹 ↔ (𝐹(rem1p‘𝑅)𝐺) = (0g‘𝑃)))
27	3, 4, 22, 26	syl3anc 1371	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐺 ∥ 𝐹 ↔ (𝐹(rem1p‘𝑅)𝐺) = (0g‘𝑃)))
28	5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 1, 13, 14, 4, 25	ply1rem 25680	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹(rem1p‘𝑅)𝐺) = (𝐴‘((𝑂‘𝐹)‘𝑁)))
29	5, 10, 17, 24	ply1scl0 21811	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐴‘ 0 ) = (0g‘𝑃))
30	3, 29	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴‘ 0 ) = (0g‘𝑃))
31	30	eqcomd 2738	. . 3 ⊢ (𝜑 → (0g‘𝑃) = (𝐴‘ 0 ))
32	28, 31	eqeq12d 2748	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹(rem1p‘𝑅)𝐺) = (0g‘𝑃) ↔ (𝐴‘((𝑂‘𝐹)‘𝑁)) = (𝐴‘ 0 )))
33	5, 10, 7, 6	ply1sclf1 21810	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝐴:𝐾–1-1→𝐵)
34	3, 33	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴:𝐾–1-1→𝐵)
35	12, 5, 7, 6, 13, 14, 4	fveval1fvcl 21851	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘𝐹)‘𝑁) ∈ 𝐾)
36	7, 17	ring0cl 20083	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 0 ∈ 𝐾)
37	3, 36	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ 𝐾)
38		f1fveq 7260	. . 3 ⊢ ((𝐴:𝐾–1-1→𝐵 ∧ (((𝑂‘𝐹)‘𝑁) ∈ 𝐾 ∧ 0 ∈ 𝐾)) → ((𝐴‘((𝑂‘𝐹)‘𝑁)) = (𝐴‘ 0 ) ↔ ((𝑂‘𝐹)‘𝑁) = 0 ))
39	34, 35, 37, 38	syl12anc 835	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐴‘((𝑂‘𝐹)‘𝑁)) = (𝐴‘ 0 ) ↔ ((𝑂‘𝐹)‘𝑁) = 0 ))
40	27, 32, 39	3bitrd 304	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 ∥ 𝐹 ↔ ((𝑂‘𝐹)‘𝑁) = 0 ))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  {csn 4628   class class class wbr 5148  ^◡ccnv 5675   “ cima 5679  –1-1→wf1 6540  ‘cfv 6543  (class class class)co 7408  1c1 11110  Basecbs 17143  0_gc0g 17384  -_gcsg 18820  Ringcrg 20055  CRingccrg 20056  ∥_rcdsr 20167  NzRingcnzr 20290  algSccascl 21406  var₁cv1 21699  Poly₁cpl1 21700  eval₁ce1 21832   deg₁ cdg1 25568  Monic_1pcmn1 25642  Unic_1pcuc1p 25643  rem_1pcr1p 25645

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 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-pre-sup 11187  ax-addf 11188  ax-mulf 11189

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 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-of 7669  df-ofr 7670  df-om 7855  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8146  df-tpos 8210  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-1o 8465  df-er 8702  df-map 8821  df-pm 8822  df-ixp 8891  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-fsupp 9361  df-sup 9436  df-oi 9504  df-card 9933  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-nn 12212  df-2 12274  df-3 12275  df-4 12276  df-5 12277  df-6 12278  df-7 12279  df-8 12280  df-9 12281  df-n0 12472  df-z 12558  df-dec 12677  df-uz 12822  df-fz 13484  df-fzo 13627  df-seq 13966  df-hash 14290  df-struct 17079  df-sets 17096  df-slot 17114  df-ndx 17126  df-base 17144  df-ress 17173  df-plusg 17209  df-mulr 17210  df-starv 17211  df-sca 17212  df-vsca 17213  df-ip 17214  df-tset 17215  df-ple 17216  df-ds 17218  df-unif 17219  df-hom 17220  df-cco 17221  df-0g 17386  df-gsum 17387  df-prds 17392  df-pws 17394  df-mre 17529  df-mrc 17530  df-acs 17532  df-mgm 18560  df-sgrp 18609  df-mnd 18625  df-mhm 18670  df-submnd 18671  df-grp 18821  df-minusg 18822  df-sbg 18823  df-mulg 18950  df-subg 19002  df-ghm 19089  df-cntz 19180  df-cmn 19649  df-abl 19650  df-mgp 19987  df-ur 20004  df-srg 20009  df-ring 20057  df-cring 20058  df-oppr 20149  df-dvdsr 20170  df-unit 20171  df-invr 20201  df-rnghom 20250  df-nzr 20291  df-subrg 20316  df-lmod 20472  df-lss 20542  df-lsp 20582  df-rlreg 20898  df-cnfld 20944  df-assa 21407  df-asp 21408  df-ascl 21409  df-psr 21461  df-mvr 21462  df-mpl 21463  df-opsr 21465  df-evls 21634  df-evl 21635  df-psr1 21703  df-vr1 21704  df-ply1 21705  df-coe1 21706  df-evl1 21834  df-mdeg 25569  df-deg1 25570  df-mon1 25647  df-uc1p 25648  df-q1p 25649  df-r1p 25650

This theorem is referenced by:  fta1glem1  25682  fta1glem2  25683