Theorem minplyirredlem 33073

Description: Lemma for minplyirred 33074. (Contributed by Thierry Arnoux, 22-Mar-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
ply1annig1p.o	⊢ 𝑂 = (𝐸 evalSub1 𝐹)
ply1annig1p.p	⊢ 𝑃 = (Poly1‘(𝐸 ↾s 𝐹))
ply1annig1p.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐸)
ply1annig1p.e	⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ Field)
ply1annig1p.f	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸))
ply1annig1p.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
minplyirred.1	⊢ 𝑀 = (𝐸 minPoly 𝐹)
minplyirred.2	⊢ 𝑍 = (0g‘𝑃)
minplyirred.3	⊢ (𝜑 → (𝑀‘𝐴) ≠ 𝑍)
minplyirredlem.1	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ (Base‘𝑃))
minplyirredlem.2	⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ (Base‘𝑃))
minplyirredlem.3	⊢ (𝜑 → (𝐺(.r‘𝑃)𝐻) = (𝑀‘𝐴))
minplyirredlem.4	⊢ (𝜑 → ((𝑂‘𝐺)‘𝐴) = (0g‘𝐸))
minplyirredlem.5	⊢ (𝜑 → 𝐺 ≠ 𝑍)
minplyirredlem.6	⊢ (𝜑 → 𝐻 ≠ 𝑍)

Assertion

Ref	Expression
minplyirredlem	⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ (Unit‘𝑃))

Proof of Theorem minplyirredlem

Dummy variable 𝑞 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ply1annig1p.f	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸))
2		eqid 2731	. . . . . 6 ⊢ (𝐸 ↾s 𝐹) = (𝐸 ↾s 𝐹)
3	2	sdrgdrng 20553	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸) → (𝐸 ↾s 𝐹) ∈ DivRing)
4	1, 3	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐸 ↾s 𝐹) ∈ DivRing)
5	4	drngringd 20512	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐸 ↾s 𝐹) ∈ Ring)
6		minplyirredlem.2	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ (Base‘𝑃))
7		minplyirredlem.1	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ (Base‘𝑃))
8		minplyirredlem.5	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ≠ 𝑍)
9		eqid 2731	. . . . . . 7 ⊢ ( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹)) = ( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))
10		ply1annig1p.p	. . . . . . 7 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘(𝐸 ↾s 𝐹))
11		minplyirred.2	. . . . . . 7 ⊢ 𝑍 = (0g‘𝑃)
12		eqid 2731	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
13	9, 10, 11, 12	deg1nn0cl 25855	. . . . . 6 ⊢ (((𝐸 ↾s 𝐹) ∈ Ring ∧ 𝐺 ∈ (Base‘𝑃) ∧ 𝐺 ≠ 𝑍) → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺) ∈ ℕ0)
14	5, 7, 8, 13	syl3anc 1370	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺) ∈ ℕ0)
15	14	nn0red 12540	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺) ∈ ℝ)
16		minplyirredlem.6	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ≠ 𝑍)
17	9, 10, 11, 12	deg1nn0cl 25855	. . . . . 6 ⊢ (((𝐸 ↾s 𝐹) ∈ Ring ∧ 𝐻 ∈ (Base‘𝑃) ∧ 𝐻 ≠ 𝑍) → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻) ∈ ℕ0)
18	5, 6, 16, 17	syl3anc 1370	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻) ∈ ℕ0)
19	18	nn0red 12540	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻) ∈ ℝ)
20		eqid 2731	. . . . . 6 ⊢ (RLReg‘(𝐸 ↾s 𝐹)) = (RLReg‘(𝐸 ↾s 𝐹))
21		eqid 2731	. . . . . 6 ⊢ (.r‘𝑃) = (.r‘𝑃)
22		ply1annig1p.e	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ Field)
23		fldsdrgfld 20561	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐸 ∈ Field ∧ 𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸)) → (𝐸 ↾s 𝐹) ∈ Field)
24	22, 1, 23	syl2anc 583	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐸 ↾s 𝐹) ∈ Field)
25		fldidom 21127	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐸 ↾s 𝐹) ∈ Field → (𝐸 ↾s 𝐹) ∈ IDomn)
26	24, 25	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐸 ↾s 𝐹) ∈ IDomn)
27	26	idomdomd 32659	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐸 ↾s 𝐹) ∈ Domn)
28		eqid 2731	. . . . . . . 8 ⊢ (coe1‘𝐺) = (coe1‘𝐺)
29	9, 10, 11, 12, 20, 28	deg1ldgdomn 25861	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐸 ↾s 𝐹) ∈ Domn ∧ 𝐺 ∈ (Base‘𝑃) ∧ 𝐺 ≠ 𝑍) → ((coe1‘𝐺)‘(( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺)) ∈ (RLReg‘(𝐸 ↾s 𝐹)))
30	27, 7, 8, 29	syl3anc 1370	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((coe1‘𝐺)‘(( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺)) ∈ (RLReg‘(𝐸 ↾s 𝐹)))
31	9, 10, 20, 12, 21, 11, 5, 7, 8, 30, 6, 16	deg1mul2 25881	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘(𝐺(.r‘𝑃)𝐻)) = ((( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺) + (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻)))
32		minplyirredlem.3	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐺(.r‘𝑃)𝐻) = (𝑀‘𝐴))
33		ply1annig1p.o	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑂 = (𝐸 evalSub1 𝐹)
34		ply1annig1p.b	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐸)
35		ply1annig1p.a	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝐵)
36		eqid 2731	. . . . . . . . 9 ⊢ (0g‘𝐸) = (0g‘𝐸)
37		eqid 2731	. . . . . . . . 9 ⊢ {𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂‘𝑞)‘𝐴) = (0g‘𝐸)} = {𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂‘𝑞)‘𝐴) = (0g‘𝐸)}
38		eqid 2731	. . . . . . . . 9 ⊢ (RSpan‘𝑃) = (RSpan‘𝑃)
39		eqid 2731	. . . . . . . . 9 ⊢ (idlGen1p‘(𝐸 ↾s 𝐹)) = (idlGen1p‘(𝐸 ↾s 𝐹))
40		minplyirred.1	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑀 = (𝐸 minPoly 𝐹)
41	33, 10, 34, 22, 1, 35, 36, 37, 38, 39, 40	minplyval 33070	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑀‘𝐴) = ((idlGen1p‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘{𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂‘𝑞)‘𝐴) = (0g‘𝐸)}))
42	32, 41	eqtrd 2771	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐺(.r‘𝑃)𝐻) = ((idlGen1p‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘{𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂‘𝑞)‘𝐴) = (0g‘𝐸)}))
43	42	fveq2d 6895	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘(𝐺(.r‘𝑃)𝐻)) = (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘((idlGen1p‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘{𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂‘𝑞)‘𝐴) = (0g‘𝐸)})))
44	22	fldcrngd 20517	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ CRing)
45		sdrgsubrg 20554	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸) → 𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸))
46	1, 45	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸))
47	33, 10, 34, 44, 46, 35, 36, 37	ply1annidl 33067	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → {𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂‘𝑞)‘𝐴) = (0g‘𝐸)} ∈ (LIdeal‘𝑃))
48		fveq2 6891	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑞 = 𝐺 → (𝑂‘𝑞) = (𝑂‘𝐺))
49	48	fveq1d 6893	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑞 = 𝐺 → ((𝑂‘𝑞)‘𝐴) = ((𝑂‘𝐺)‘𝐴))
50	49	eqeq1d 2733	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑞 = 𝐺 → (((𝑂‘𝑞)‘𝐴) = (0g‘𝐸) ↔ ((𝑂‘𝐺)‘𝐴) = (0g‘𝐸)))
51	33, 10, 12, 44, 46	evls1dm 32930	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → dom 𝑂 = (Base‘𝑃))
52	7, 51	eleqtrrd 2835	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ dom 𝑂)
53		minplyirredlem.4	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝑂‘𝐺)‘𝐴) = (0g‘𝐸))
54	50, 52, 53	elrabd 3685	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ {𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂‘𝑞)‘𝐴) = (0g‘𝐸)})
55	10, 39, 12, 4, 47, 9, 11, 54, 8	ig1pmindeg 32962	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘((idlGen1p‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘{𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂‘𝑞)‘𝐴) = (0g‘𝐸)})) ≤ (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺))
56	43, 55	eqbrtrd 5170	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘(𝐺(.r‘𝑃)𝐻)) ≤ (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺))
57	31, 56	eqbrtrrd 5172	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺) + (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻)) ≤ (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺))
58		leaddle0 11736	. . . . 5 ⊢ (((( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺) ∈ ℝ ∧ (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻) ∈ ℝ) → (((( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺) + (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻)) ≤ (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺) ↔ (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻) ≤ 0))
59	58	biimpa 476	. . . 4 ⊢ ((((( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺) ∈ ℝ ∧ (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻) ∈ ℝ) ∧ ((( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺) + (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻)) ≤ (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐺)) → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻) ≤ 0)
60	15, 19, 57, 59	syl21anc 835	. . 3 ⊢ (𝜑 → (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻) ≤ 0)
61		eqid 2731	. . . . 5 ⊢ (algSc‘𝑃) = (algSc‘𝑃)
62	9, 10, 12, 61	deg1le0 25878	. . . 4 ⊢ (((𝐸 ↾s 𝐹) ∈ Ring ∧ 𝐻 ∈ (Base‘𝑃)) → ((( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻) ≤ 0 ↔ 𝐻 = ((algSc‘𝑃)‘((coe1‘𝐻)‘0))))
63	62	biimpa 476	. . 3 ⊢ ((((𝐸 ↾s 𝐹) ∈ Ring ∧ 𝐻 ∈ (Base‘𝑃)) ∧ (( deg1 ‘(𝐸 ↾s 𝐹))‘𝐻) ≤ 0) → 𝐻 = ((algSc‘𝑃)‘((coe1‘𝐻)‘0)))
64	5, 6, 60, 63	syl21anc 835	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐻 = ((algSc‘𝑃)‘((coe1‘𝐻)‘0)))
65		eqid 2731	. . 3 ⊢ (Base‘(𝐸 ↾s 𝐹)) = (Base‘(𝐸 ↾s 𝐹))
66		eqid 2731	. . 3 ⊢ (0g‘(𝐸 ↾s 𝐹)) = (0g‘(𝐸 ↾s 𝐹))
67		0nn0 12494	. . . 4 ⊢ 0 ∈ ℕ0
68		eqid 2731	. . . . 5 ⊢ (coe1‘𝐻) = (coe1‘𝐻)
69	68, 12, 10, 65	coe1fvalcl 21968	. . . 4 ⊢ ((𝐻 ∈ (Base‘𝑃) ∧ 0 ∈ ℕ0) → ((coe1‘𝐻)‘0) ∈ (Base‘(𝐸 ↾s 𝐹)))
70	6, 67, 69	sylancl 585	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((coe1‘𝐻)‘0) ∈ (Base‘(𝐸 ↾s 𝐹)))
71	9, 10, 66, 12, 11, 5, 6, 60	deg1le0eq0 32944	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐻 = 𝑍 ↔ ((coe1‘𝐻)‘0) = (0g‘(𝐸 ↾s 𝐹))))
72	71	necon3bid 2984	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐻 ≠ 𝑍 ↔ ((coe1‘𝐻)‘0) ≠ (0g‘(𝐸 ↾s 𝐹))))
73	16, 72	mpbid 231	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((coe1‘𝐻)‘0) ≠ (0g‘(𝐸 ↾s 𝐹)))
74	10, 61, 65, 66, 24, 70, 73	ply1asclunit 32943	. 2 ⊢ (𝜑 → ((algSc‘𝑃)‘((coe1‘𝐻)‘0)) ∈ (Unit‘𝑃))
75	64, 74	eqeltrd 2832	1 ⊢ (𝜑 → 𝐻 ∈ (Unit‘𝑃))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2105   ≠ wne 2939  {crab 3431   class class class wbr 5148  dom cdm 5676  ‘cfv 6543  (class class class)co 7412  ℝcr 11115  0cc0 11116   + caddc 11119   ≤ cle 11256  ℕ₀cn0 12479  Basecbs 17151   ↾_s cress 17180  ._rcmulr 17205  0_gc0g 17392  Ringcrg 20131  Unitcui 20250  SubRingcsubrg 20461  DivRingcdr 20504  Fieldcfield 20505  SubDRingcsdrg 20549  RSpancrsp 20933  RLRegcrlreg 21099  Domncdomn 21100  IDomncidom 21101  algSccascl 21630  Poly₁cpl1 21933  coe₁cco1 21934   evalSub₁ ces1 22065   deg₁ cdg1 25818  idlGen_1pcig1p 25896   minPoly cminply 33060

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 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2702  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7729  ax-cnex 11172  ax-resscn 11173  ax-1cn 11174  ax-icn 11175  ax-addcl 11176  ax-addrcl 11177  ax-mulcl 11178  ax-mulrcl 11179  ax-mulcom 11180  ax-addass 11181  ax-mulass 11182  ax-distr 11183  ax-i2m1 11184  ax-1ne0 11185  ax-1rid 11186  ax-rnegex 11187  ax-rrecex 11188  ax-cnre 11189  ax-pre-lttri 11190  ax-pre-lttrn 11191  ax-pre-ltadd 11192  ax-pre-mulgt0 11193  ax-pre-sup 11194  ax-addf 11195  ax-mulf 11196

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2709  df-cleq 2723  df-clel 2809  df-nfc 2884  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3375  df-reu 3376  df-rab 3432  df-v 3475  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 7368  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7674  df-ofr 7675  df-om 7860  df-1st 7979  df-2nd 7980  df-supp 8152  df-tpos 8217  df-frecs 8272  df-wrecs 8303  df-recs 8377  df-rdg 8416  df-1o 8472  df-er 8709  df-map 8828  df-pm 8829  df-ixp 8898  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9368  df-sup 9443  df-inf 9444  df-oi 9511  df-card 9940  df-pnf 11257  df-mnf 11258  df-xr 11259  df-ltxr 11260  df-le 11261  df-sub 11453  df-neg 11454  df-nn 12220  df-2 12282  df-3 12283  df-4 12284  df-5 12285  df-6 12286  df-7 12287  df-8 12288  df-9 12289  df-n0 12480  df-z 12566  df-dec 12685  df-uz 12830  df-fz 13492  df-fzo 13635  df-seq 13974  df-hash 14298  df-struct 17087  df-sets 17104  df-slot 17122  df-ndx 17134  df-base 17152  df-ress 17181  df-plusg 17217  df-mulr 17218  df-starv 17219  df-sca 17220  df-vsca 17221  df-ip 17222  df-tset 17223  df-ple 17224  df-ds 17226  df-unif 17227  df-hom 17228  df-cco 17229  df-0g 17394  df-gsum 17395  df-prds 17400  df-pws 17402  df-mre 17537  df-mrc 17538  df-acs 17540  df-mgm 18568  df-sgrp 18647  df-mnd 18663  df-mhm 18708  df-submnd 18709  df-grp 18861  df-minusg 18862  df-sbg 18863  df-mulg 18991  df-subg 19043  df-ghm 19132  df-cntz 19226  df-cmn 19695  df-abl 19696  df-mgp 20033  df-rng 20051  df-ur 20080  df-srg 20085  df-ring 20133  df-cring 20134  df-oppr 20229  df-dvdsr 20252  df-unit 20253  df-invr 20283  df-rhm 20367  df-nzr 20408  df-subrng 20438  df-subrg 20463  df-drng 20506  df-field 20507  df-sdrg 20550  df-lmod 20620  df-lss 20691  df-lsp 20731  df-sra 20934  df-rgmod 20935  df-lidl 20936  df-rlreg 21103  df-domn 21104  df-idom 21105  df-cnfld 21149  df-assa 21631  df-asp 21632  df-ascl 21633  df-psr 21685  df-mvr 21686  df-mpl 21687  df-opsr 21689  df-evls 21859  df-evl 21860  df-psr1 21936  df-vr1 21937  df-ply1 21938  df-coe1 21939  df-evls1 22067  df-evl1 22068  df-mdeg 25819  df-deg1 25820  df-mon1 25897  df-uc1p 25898  df-ig1p 25901  df-minply 33061

This theorem is referenced by:  minplyirred  33074