Theorem mdegldg 25978

Description: A nonzero polynomial has some coefficient which witnesses its degree. (Contributed by Stefan O'Rear, 23-Mar-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
mdegval.d	⊢ 𝐷 = (𝐼 mDeg 𝑅)
mdegval.p	⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
mdegval.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑃)
mdegval.z	⊢ 0 = (0g‘𝑅)
mdegval.a	⊢ 𝐴 = {𝑚 ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡𝑚 “ ℕ) ∈ Fin}
mdegval.h	⊢ 𝐻 = (ℎ ∈ 𝐴 ↦ (ℂfld Σg ℎ))
mdegldg.y	⊢ 𝑌 = (0g‘𝑃)

Assertion

Ref	Expression
mdegldg	⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ((𝐹‘𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻‘𝑥) = (𝐷‘𝐹)))

Distinct variable groups:   𝐴,ℎ   𝑚,𝐼   0 ,ℎ   𝑥,𝐵   𝑥,𝐹   𝑥,𝐻   ℎ,𝐼   𝑥,𝑅   𝑥, 0   ℎ,𝑚   𝑥,𝐴   𝑥,𝐷

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑚)   𝐵(ℎ,𝑚)   𝐷(ℎ,𝑚)   𝑃(𝑥,ℎ,𝑚)   𝑅(ℎ,𝑚)   𝐹(ℎ,𝑚)   𝐻(ℎ,𝑚)   𝐼(𝑥)   𝑌(𝑥,ℎ,𝑚)   0 (𝑚)

Proof of Theorem mdegldg

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mdegval.d	. . . . 5 ⊢ 𝐷 = (𝐼 mDeg 𝑅)
2		mdegval.p	. . . . 5 ⊢ 𝑃 = (𝐼 mPoly 𝑅)
3		mdegval.b	. . . . 5 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑃)
4		mdegval.z	. . . . 5 ⊢ 0 = (0g‘𝑅)
5		mdegval.a	. . . . 5 ⊢ 𝐴 = {𝑚 ∈ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∣ (◡𝑚 “ ℕ) ∈ Fin}
6		mdegval.h	. . . . 5 ⊢ 𝐻 = (ℎ ∈ 𝐴 ↦ (ℂfld Σg ℎ))
7	1, 2, 3, 4, 5, 6	mdegval 25975	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ 𝐵 → (𝐷‘𝐹) = sup((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )), ℝ*, < ))
8	7	3ad2ant2 1134	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → (𝐷‘𝐹) = sup((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )), ℝ*, < ))
9	5, 6	tdeglem1 25970	. . . . . . 7 ⊢ 𝐻:𝐴⟶ℕ0
10	9	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝐻:𝐴⟶ℕ0)
11	10	ffund 6695	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → Fun 𝐻)
12		simp2 1137	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝐹 ∈ 𝐵)
13	2, 3, 4, 12	mplelsfi 21911	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝐹 finSupp 0 )
14	13	fsuppimpd 9327	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → (𝐹 supp 0 ) ∈ Fin)
15		imafi 9271	. . . . 5 ⊢ ((Fun 𝐻 ∧ (𝐹 supp 0 ) ∈ Fin) → (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ∈ Fin)
16	11, 14, 15	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ∈ Fin)
17		simp3 1138	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝐹 ≠ 𝑌)
18		mdegldg.y	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑌 = (0g‘𝑃)
19	2, 3	mplrcl 21910	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∈ 𝐵 → 𝐼 ∈ V)
20	19	3ad2ant2 1134	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝐼 ∈ V)
21		ringgrp 20154	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Grp)
22	21	3ad2ant1 1133	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝑅 ∈ Grp)
23	2, 5, 4, 18, 20, 22	mpl0 21922	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝑌 = (𝐴 × { 0 }))
24	17, 23	neeqtrd 2995	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝐹 ≠ (𝐴 × { 0 }))
25		eqid 2730	. . . . . . . . . 10 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
26	2, 25, 3, 5, 12	mplelf 21914	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝐹:𝐴⟶(Base‘𝑅))
27	26	ffnd 6692	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝐹 Fn 𝐴)
28	4	fvexi 6875	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ V
29		ovex 7423	. . . . . . . . . 10 ⊢ (ℕ0 ↑m 𝐼) ∈ V
30	5, 29	rabex2 5299	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐴 ∈ V
31		fnsuppeq0 8174	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ 𝐴 ∈ V ∧ 0 ∈ V) → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ ↔ 𝐹 = (𝐴 × { 0 })))
32	30, 31	mp3an2 1451	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ 0 ∈ V) → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ ↔ 𝐹 = (𝐴 × { 0 })))
33	27, 28, 32	sylancl 586	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → ((𝐹 supp 0 ) = ∅ ↔ 𝐹 = (𝐴 × { 0 })))
34	33	necon3bid 2970	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → ((𝐹 supp 0 ) ≠ ∅ ↔ 𝐹 ≠ (𝐴 × { 0 })))
35	24, 34	mpbird 257	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → (𝐹 supp 0 ) ≠ ∅)
36	10	ffnd 6692	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → 𝐻 Fn 𝐴)
37		suppssdm 8159	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹 supp 0 ) ⊆ dom 𝐹
38	37, 26	fssdm 6710	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → (𝐹 supp 0 ) ⊆ 𝐴)
39		fnimaeq0 6654	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐻 Fn 𝐴 ∧ (𝐹 supp 0 ) ⊆ 𝐴) → ((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) = ∅ ↔ (𝐹 supp 0 ) = ∅))
40	36, 38, 39	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → ((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) = ∅ ↔ (𝐹 supp 0 ) = ∅))
41	40	necon3bid 2970	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → ((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ≠ ∅ ↔ (𝐹 supp 0 ) ≠ ∅))
42	35, 41	mpbird 257	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ≠ ∅)
43		imassrn 6045	. . . . . 6 ⊢ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ⊆ ran 𝐻
44	10	frnd 6699	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → ran 𝐻 ⊆ ℕ0)
45	43, 44	sstrid 3961	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ⊆ ℕ0)
46		nn0ssre 12453	. . . . . 6 ⊢ ℕ0 ⊆ ℝ
47		ressxr 11225	. . . . . 6 ⊢ ℝ ⊆ ℝ*
48	46, 47	sstri 3959	. . . . 5 ⊢ ℕ0 ⊆ ℝ*
49	45, 48	sstrdi 3962	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ⊆ ℝ*)
50		xrltso 13108	. . . . 5 ⊢ < Or ℝ*
51		fisupcl 9428	. . . . 5 ⊢ (( < Or ℝ* ∧ ((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ∈ Fin ∧ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ≠ ∅ ∧ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ⊆ ℝ*)) → sup((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )), ℝ*, < ) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )))
52	50, 51	mpan 690	. . . 4 ⊢ (((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ∈ Fin ∧ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ≠ ∅ ∧ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ⊆ ℝ*) → sup((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )), ℝ*, < ) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )))
53	16, 42, 49, 52	syl3anc 1373	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → sup((𝐻 “ (𝐹 supp 0 )), ℝ*, < ) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )))
54	8, 53	eqeltrd 2829	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → (𝐷‘𝐹) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )))
55	36, 38	fvelimabd 6937	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → ((𝐷‘𝐹) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ↔ ∃𝑥 ∈ (𝐹 supp 0 )(𝐻‘𝑥) = (𝐷‘𝐹)))
56		rexsupp 8164	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 Fn 𝐴 ∧ 𝐴 ∈ V ∧ 0 ∈ V) → (∃𝑥 ∈ (𝐹 supp 0 )(𝐻‘𝑥) = (𝐷‘𝐹) ↔ ∃𝑥 ∈ 𝐴 ((𝐹‘𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻‘𝑥) = (𝐷‘𝐹))))
57	30, 28, 56	mp3an23 1455	. . . 4 ⊢ (𝐹 Fn 𝐴 → (∃𝑥 ∈ (𝐹 supp 0 )(𝐻‘𝑥) = (𝐷‘𝐹) ↔ ∃𝑥 ∈ 𝐴 ((𝐹‘𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻‘𝑥) = (𝐷‘𝐹))))
58	27, 57	syl 17	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → (∃𝑥 ∈ (𝐹 supp 0 )(𝐻‘𝑥) = (𝐷‘𝐹) ↔ ∃𝑥 ∈ 𝐴 ((𝐹‘𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻‘𝑥) = (𝐷‘𝐹))))
59	55, 58	bitrd 279	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → ((𝐷‘𝐹) ∈ (𝐻 “ (𝐹 supp 0 )) ↔ ∃𝑥 ∈ 𝐴 ((𝐹‘𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻‘𝑥) = (𝐷‘𝐹))))
60	54, 59	mpbid 232	1 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐹 ∈ 𝐵 ∧ 𝐹 ≠ 𝑌) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ((𝐹‘𝑥) ≠ 0 ∧ (𝐻‘𝑥) = (𝐷‘𝐹)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1540   ∈ wcel 2109   ≠ wne 2926  ∃wrex 3054  {crab 3408  Vcvv 3450   ⊆ wss 3917  ∅c0 4299  {csn 4592   ↦ cmpt 5191   Or wor 5548   × cxp 5639  ^◡ccnv 5640  ran crn 5642   “ cima 5644  Fun wfun 6508   Fn wfn 6509  ⟶wf 6510  ‘cfv 6514  (class class class)co 7390   supp csupp 8142   ↑_m cmap 8802  Fincfn 8921  supcsup 9398  ℝcr 11074  ℝ^*cxr 11214   < clt 11215  ℕcn 12193  ℕ₀cn0 12449  Basecbs 17186  0_gc0g 17409   Σ_g cgsu 17410  Grpcgrp 18872  Ringcrg 20149  ℂ_fldccnfld 21271   mPoly cmpl 21822   mDeg cmdg 25965

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 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2702  ax-rep 5237  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152  ax-addf 11154

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-pss 3937  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-tp 4597  df-op 4599  df-uni 4875  df-int 4914  df-iun 4960  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5536  df-eprel 5541  df-po 5549  df-so 5550  df-fr 5594  df-se 5595  df-we 5596  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-isom 6523  df-riota 7347  df-ov 7393  df-oprab 7394  df-mpo 7395  df-of 7656  df-om 7846  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8343  df-rdg 8381  df-1o 8437  df-er 8674  df-map 8804  df-ixp 8874  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-fin 8925  df-fsupp 9320  df-sup 9400  df-oi 9470  df-card 9899  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220  df-le 11221  df-sub 11414  df-neg 11415  df-nn 12194  df-2 12256  df-3 12257  df-4 12258  df-5 12259  df-6 12260  df-7 12261  df-8 12262  df-9 12263  df-n0 12450  df-z 12537  df-dec 12657  df-uz 12801  df-fz 13476  df-fzo 13623  df-seq 13974  df-hash 14303  df-struct 17124  df-sets 17141  df-slot 17159  df-ndx 17171  df-base 17187  df-ress 17208  df-plusg 17240  df-mulr 17241  df-starv 17242  df-sca 17243  df-vsca 17244  df-ip 17245  df-tset 17246  df-ple 17247  df-ds 17249  df-unif 17250  df-hom 17251  df-cco 17252  df-0g 17411  df-gsum 17412  df-prds 17417  df-pws 17419  df-mgm 18574  df-sgrp 18653  df-mnd 18669  df-submnd 18718  df-grp 18875  df-minusg 18876  df-subg 19062  df-cntz 19256  df-cmn 19719  df-abl 19720  df-mgp 20057  df-ur 20098  df-ring 20151  df-cring 20152  df-cnfld 21272  df-psr 21825  df-mpl 21827  df-mdeg 25967

This theorem is referenced by:  mdegnn0cl  25983  deg1ldg  26004