Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ply1chr Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ply1chr 31383
Description: The characteristic of a polynomial ring is the characteristic of the underlying ring. (Contributed by Thierry Arnoux, 24-Jul-2024.)
Hypothesis
Ref Expression
ply1chr.1 𝑃 = (Poly1𝑅)
Assertion
Ref Expression
ply1chr (𝑅 ∈ CRing → (chr‘𝑃) = (chr‘𝑅))

Proof of Theorem ply1chr
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2737 . . 3 (od‘𝑃) = (od‘𝑃)
2 eqid 2737 . . 3 (1r𝑃) = (1r𝑃)
3 eqid 2737 . . 3 (chr‘𝑃) = (chr‘𝑃)
41, 2, 3chrval 20490 . 2 ((od‘𝑃)‘(1r𝑃)) = (chr‘𝑃)
5 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (od‘𝑅) = (od‘𝑅)
6 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (1r𝑅) = (1r𝑅)
7 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (chr‘𝑅) = (chr‘𝑅)
85, 6, 7chrval 20490 . . . . . . . . 9 ((od‘𝑅)‘(1r𝑅)) = (chr‘𝑅)
98eqcomi 2746 . . . . . . . 8 (chr‘𝑅) = ((od‘𝑅)‘(1r𝑅))
10 id 22 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ CRing)
1110crnggrpd 19576 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Grp)
12 crngring 19574 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
13 eqid 2737 . . . . . . . . . . 11 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
1413, 6ringidcl 19586 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ Ring → (1r𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
1512, 14syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ CRing → (1r𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
167chrcl 20491 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ Ring → (chr‘𝑅) ∈ ℕ0)
1712, 16syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ CRing → (chr‘𝑅) ∈ ℕ0)
18 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (.g𝑅) = (.g𝑅)
19 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (0g𝑅) = (0g𝑅)
2013, 5, 18, 19odeq 18942 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ Grp ∧ (1r𝑅) ∈ (Base‘𝑅) ∧ (chr‘𝑅) ∈ ℕ0) → ((chr‘𝑅) = ((od‘𝑅)‘(1r𝑅)) ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ0 ((chr‘𝑅) ∥ 𝑛 ↔ (𝑛(.g𝑅)(1r𝑅)) = (0g𝑅))))
2111, 15, 17, 20syl3anc 1373 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ CRing → ((chr‘𝑅) = ((od‘𝑅)‘(1r𝑅)) ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ0 ((chr‘𝑅) ∥ 𝑛 ↔ (𝑛(.g𝑅)(1r𝑅)) = (0g𝑅))))
229, 21mpbii 236 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ CRing → ∀𝑛 ∈ ℕ0 ((chr‘𝑅) ∥ 𝑛 ↔ (𝑛(.g𝑅)(1r𝑅)) = (0g𝑅)))
2322r19.21bi 3130 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((chr‘𝑅) ∥ 𝑛 ↔ (𝑛(.g𝑅)(1r𝑅)) = (0g𝑅)))
24 ply1chr.1 . . . . . . 7 𝑃 = (Poly1𝑅)
25 eqid 2737 . . . . . . 7 (algSc‘𝑃) = (algSc‘𝑃)
2612adantr 484 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑅 ∈ Ring)
2711grpmndd 18377 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Mnd)
2827adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑅 ∈ Mnd)
29 simpr 488 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑛 ∈ ℕ0)
3015adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (1r𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
3113, 18mulgnn0cl 18508 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Mnd ∧ 𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (1r𝑅) ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑛(.g𝑅)(1r𝑅)) ∈ (Base‘𝑅))
3228, 29, 30, 31syl3anc 1373 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑛(.g𝑅)(1r𝑅)) ∈ (Base‘𝑅))
33 simpl 486 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑅 ∈ CRing)
3413, 19ring0cl 19587 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → (0g𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
3533, 12, 343syl 18 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (0g𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
3624, 13, 25, 26, 32, 35ply1scleq 31382 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (((algSc‘𝑃)‘(𝑛(.g𝑅)(1r𝑅))) = ((algSc‘𝑃)‘(0g𝑅)) ↔ (𝑛(.g𝑅)(1r𝑅)) = (0g𝑅)))
3724ply1sca 21174 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 = (Scalar‘𝑃))
3837adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑅 = (Scalar‘𝑃))
3938fveq2d 6721 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (.g𝑅) = (.g‘(Scalar‘𝑃)))
4039oveqd 7230 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑛(.g𝑅)(1r𝑅)) = (𝑛(.g‘(Scalar‘𝑃))(1r𝑅)))
4140fveq2d 6721 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((algSc‘𝑃)‘(𝑛(.g𝑅)(1r𝑅))) = ((algSc‘𝑃)‘(𝑛(.g‘(Scalar‘𝑃))(1r𝑅))))
4224ply1assa 21120 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ AssAlg)
4342adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑃 ∈ AssAlg)
4438fveq2d 6721 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (Base‘𝑅) = (Base‘(Scalar‘𝑃)))
4530, 44eleqtrd 2840 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (1r𝑅) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)))
46 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (Scalar‘𝑃) = (Scalar‘𝑃)
47 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (Base‘(Scalar‘𝑃)) = (Base‘(Scalar‘𝑃))
48 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (.g𝑃) = (.g𝑃)
49 eqid 2737 . . . . . . . . . 10 (.g‘(Scalar‘𝑃)) = (.g‘(Scalar‘𝑃))
5025, 46, 47, 48, 49asclmulg 31380 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ AssAlg ∧ 𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (1r𝑅) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃))) → ((algSc‘𝑃)‘(𝑛(.g‘(Scalar‘𝑃))(1r𝑅))) = (𝑛(.g𝑃)((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))))
5143, 29, 45, 50syl3anc 1373 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((algSc‘𝑃)‘(𝑛(.g‘(Scalar‘𝑃))(1r𝑅))) = (𝑛(.g𝑃)((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))))
5241, 51eqtrd 2777 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((algSc‘𝑃)‘(𝑛(.g𝑅)(1r𝑅))) = (𝑛(.g𝑃)((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))))
53 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (0g𝑃) = (0g𝑃)
5424, 25, 19, 53ply1scl0 21211 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → ((algSc‘𝑃)‘(0g𝑅)) = (0g𝑃))
5533, 12, 543syl 18 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((algSc‘𝑃)‘(0g𝑅)) = (0g𝑃))
5652, 55eqeq12d 2753 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (((algSc‘𝑃)‘(𝑛(.g𝑅)(1r𝑅))) = ((algSc‘𝑃)‘(0g𝑅)) ↔ (𝑛(.g𝑃)((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))) = (0g𝑃)))
5723, 36, 563bitr2d 310 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((chr‘𝑅) ∥ 𝑛 ↔ (𝑛(.g𝑃)((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))) = (0g𝑃)))
5857ralrimiva 3105 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → ∀𝑛 ∈ ℕ0 ((chr‘𝑅) ∥ 𝑛 ↔ (𝑛(.g𝑃)((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))) = (0g𝑃)))
5924ply1crng 21119 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ CRing)
6059crnggrpd 19576 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ Grp)
61 eqid 2737 . . . . . . 7 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
6224, 25, 13, 61ply1sclcl 21207 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (1r𝑅) ∈ (Base‘𝑅)) → ((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅)) ∈ (Base‘𝑃))
6312, 15, 62syl2anc 587 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → ((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅)) ∈ (Base‘𝑃))
6461, 1, 48, 53odeq 18942 . . . . 5 ((𝑃 ∈ Grp ∧ ((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅)) ∈ (Base‘𝑃) ∧ (chr‘𝑅) ∈ ℕ0) → ((chr‘𝑅) = ((od‘𝑃)‘((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))) ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ0 ((chr‘𝑅) ∥ 𝑛 ↔ (𝑛(.g𝑃)((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))) = (0g𝑃))))
6560, 63, 17, 64syl3anc 1373 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → ((chr‘𝑅) = ((od‘𝑃)‘((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))) ↔ ∀𝑛 ∈ ℕ0 ((chr‘𝑅) ∥ 𝑛 ↔ (𝑛(.g𝑃)((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))) = (0g𝑃))))
6658, 65mpbird 260 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → (chr‘𝑅) = ((od‘𝑃)‘((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))))
6724, 25, 6, 2ply1scl1 21213 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → ((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅)) = (1r𝑃))
6867fveq2d 6721 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → ((od‘𝑃)‘((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))) = ((od‘𝑃)‘(1r𝑃)))
6912, 68syl 17 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → ((od‘𝑃)‘((algSc‘𝑃)‘(1r𝑅))) = ((od‘𝑃)‘(1r𝑃)))
7066, 69eqtr2d 2778 . 2 (𝑅 ∈ CRing → ((od‘𝑃)‘(1r𝑃)) = (chr‘𝑅))
714, 70eqtr3id 2792 1 (𝑅 ∈ CRing → (chr‘𝑃) = (chr‘𝑅))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399   = wceq 1543  wcel 2110  wral 3061   class class class wbr 5053  cfv 6380  (class class class)co 7213  0cn0 12090  cdvds 15815  Basecbs 16760  Scalarcsca 16805  0gc0g 16944  Mndcmnd 18173  Grpcgrp 18365  .gcmg 18488  odcod 18916  1rcur 19516  Ringcrg 19562  CRingccrg 19563  chrcchr 20468  AssAlgcasa 20812  algSccascl 20814  Poly1cpl1 21098
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2708  ax-rep 5179  ax-sep 5192  ax-nul 5199  ax-pow 5258  ax-pr 5322  ax-un 7523  ax-cnex 10785  ax-resscn 10786  ax-1cn 10787  ax-icn 10788  ax-addcl 10789  ax-addrcl 10790  ax-mulcl 10791  ax-mulrcl 10792  ax-mulcom 10793  ax-addass 10794  ax-mulass 10795  ax-distr 10796  ax-i2m1 10797  ax-1ne0 10798  ax-1rid 10799  ax-rnegex 10800  ax-rrecex 10801  ax-cnre 10802  ax-pre-lttri 10803  ax-pre-lttrn 10804  ax-pre-ltadd 10805  ax-pre-mulgt0 10806  ax-pre-sup 10807
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3410  df-sbc 3695  df-csb 3812  df-dif 3869  df-un 3871  df-in 3873  df-ss 3883  df-pss 3885  df-nul 4238  df-if 4440  df-pw 4515  df-sn 4542  df-pr 4544  df-tp 4546  df-op 4548  df-uni 4820  df-int 4860  df-iun 4906  df-iin 4907  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5136  df-tr 5162  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5509  df-se 5510  df-we 5511  df-xp 5557  df-rel 5558  df-cnv 5559  df-co 5560  df-dm 5561  df-rn 5562  df-res 5563  df-ima 5564  df-pred 6160  df-ord 6216  df-on 6217  df-lim 6218  df-suc 6219  df-iota 6338  df-fun 6382  df-fn 6383  df-f 6384  df-f1 6385  df-fo 6386  df-f1o 6387  df-fv 6388  df-isom 6389  df-riota 7170  df-ov 7216  df-oprab 7217  df-mpo 7218  df-of 7469  df-ofr 7470  df-om 7645  df-1st 7761  df-2nd 7762  df-supp 7904  df-wrecs 8047  df-recs 8108  df-rdg 8146  df-1o 8202  df-er 8391  df-map 8510  df-pm 8511  df-ixp 8579  df-en 8627  df-dom 8628  df-sdom 8629  df-fin 8630  df-fsupp 8986  df-sup 9058  df-inf 9059  df-oi 9126  df-card 9555  df-pnf 10869  df-mnf 10870  df-xr 10871  df-ltxr 10872  df-le 10873  df-sub 11064  df-neg 11065  df-div 11490  df-nn 11831  df-2 11893  df-3 11894  df-4 11895  df-5 11896  df-6 11897  df-7 11898  df-8 11899  df-9 11900  df-n0 12091  df-z 12177  df-dec 12294  df-uz 12439  df-rp 12587  df-fz 13096  df-fzo 13239  df-fl 13367  df-mod 13443  df-seq 13575  df-exp 13636  df-hash 13897  df-cj 14662  df-re 14663  df-im 14664  df-sqrt 14798  df-abs 14799  df-dvds 15816  df-struct 16700  df-sets 16717  df-slot 16735  df-ndx 16745  df-base 16761  df-ress 16785  df-plusg 16815  df-mulr 16816  df-sca 16818  df-vsca 16819  df-tset 16821  df-ple 16822  df-0g 16946  df-gsum 16947  df-mre 17089  df-mrc 17090  df-acs 17092  df-mgm 18114  df-sgrp 18163  df-mnd 18174  df-mhm 18218  df-submnd 18219  df-grp 18368  df-minusg 18369  df-sbg 18370  df-mulg 18489  df-subg 18540  df-ghm 18620  df-cntz 18711  df-od 18920  df-cmn 19172  df-abl 19173  df-mgp 19505  df-ur 19517  df-srg 19521  df-ring 19564  df-cring 19565  df-subrg 19798  df-lmod 19901  df-lss 19969  df-chr 20472  df-assa 20815  df-ascl 20817  df-psr 20868  df-mvr 20869  df-mpl 20870  df-opsr 20872  df-psr1 21101  df-vr1 21102  df-ply1 21103  df-coe1 21104
This theorem is referenced by:  ply1fermltl  31384
  Copyright terms: Public domain W3C validator