Theorem ply1gsumz 33898

Description: If a polynomial given as a sum of scaled monomials by factors 𝐴 is the zero polynomial, then all factors 𝐴 are zero. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Feb-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
ply1gsumz.p	⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
ply1gsumz.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
ply1gsumz.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
ply1gsumz.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
ply1gsumz.f	⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ (0..^𝑁) ↦ (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅)))
ply1gsumz.1	⊢ 0 = (0g‘𝑅)
ply1gsumz.z	⊢ 𝑍 = (0g‘𝑃)
ply1gsumz.a	⊢ (𝜑 → 𝐴:(0..^𝑁)⟶𝐵)
ply1gsumz.s	⊢ (𝜑 → (𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)) = 𝑍)

Assertion

Ref	Expression
ply1gsumz	⊢ (𝜑 → 𝐴 = ((0..^𝑁) × { 0 }))

Distinct variable groups:   𝑛,𝑁   𝑃,𝑛   𝑅,𝑛   𝜑,𝑛

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑛)   𝐵(𝑛)   𝐹(𝑛)   0 (𝑛)   𝑍(𝑛)

Proof of Theorem ply1gsumz

Dummy variables 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ply1gsumz.a	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴:(0..^𝑁)⟶𝐵)
2	1	ffnd 6706	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 Fn (0..^𝑁))
3		ply1gsumz.r	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
4		ply1gsumz.p	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
5	4	ply1ring 22418	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
6		eqid 2762	. . . . . . . . 9 ⊢ (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
7		ply1gsumz.z	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑍 = (0g‘𝑃)
8	6, 7	ring0cl 20357	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑃 ∈ Ring → 𝑍 ∈ (Base‘𝑃))
9	3, 5, 8	3syl 19	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑍 ∈ (Base‘𝑃))
10		eqid 2762	. . . . . . . 8 ⊢ (coe1‘𝑍) = (coe1‘𝑍)
11		ply1gsumz.b	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
12	10, 6, 4, 11	coe1f 22382	. . . . . . 7 ⊢ (𝑍 ∈ (Base‘𝑃) → (coe1‘𝑍):ℕ0⟶𝐵)
13	9, 12	syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (coe1‘𝑍):ℕ0⟶𝐵)
14	13	ffnd 6706	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (coe1‘𝑍) Fn ℕ0)
15		fzo0ssnn0 13782	. . . . . 6 ⊢ (0..^𝑁) ⊆ ℕ0
16	15	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0..^𝑁) ⊆ ℕ0)
17	14, 16	fnssresd 6659	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((coe1‘𝑍) ↾ (0..^𝑁)) Fn (0..^𝑁))
18		simpr 489	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑗 ∈ (0..^𝑁))
19	18	fvresd 6901	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (((coe1‘𝑍) ↾ (0..^𝑁))‘𝑗) = ((coe1‘𝑍)‘𝑗))
20		elfzonn0 13743	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 ∈ (0..^𝑁) → 𝑗 ∈ ℕ0)
21		ply1gsumz.s	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)) = 𝑍)
22	21, 9	eqeltrd 2862	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)) ∈ (Base‘𝑃))
23		eqid 2762	. . . . . . . . . 10 ⊢ (coe1‘(𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹))) = (coe1‘(𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)))
24	4, 6, 23, 10	ply1coe1eq 22471	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)) ∈ (Base‘𝑃) ∧ 𝑍 ∈ (Base‘𝑃)) → (∀𝑗 ∈ ℕ0 ((coe1‘(𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)))‘𝑗) = ((coe1‘𝑍)‘𝑗) ↔ (𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)) = 𝑍))
25	24	biimpar 482	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)) ∈ (Base‘𝑃) ∧ 𝑍 ∈ (Base‘𝑃)) ∧ (𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)) = 𝑍) → ∀𝑗 ∈ ℕ0 ((coe1‘(𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)))‘𝑗) = ((coe1‘𝑍)‘𝑗))
26	3, 22, 9, 21, 25	syl31anc 1399	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∀𝑗 ∈ ℕ0 ((coe1‘(𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)))‘𝑗) = ((coe1‘𝑍)‘𝑗))
27	26	r19.21bi 3256	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℕ0) → ((coe1‘(𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)))‘𝑗) = ((coe1‘𝑍)‘𝑗))
28	20, 27	sylan2 604	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → ((coe1‘(𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)))‘𝑗) = ((coe1‘𝑍)‘𝑗))
29	2	adantr 485	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐴 Fn (0..^𝑁))
30		nfv 1943	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ Ⅎ𝑛𝜑
31		ovexd 7447	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑛 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅)) ∈ V)
32		ply1gsumz.f	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ (0..^𝑁) ↦ (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅)))
33	30, 31, 32	fnmptd 6676	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐹 Fn (0..^𝑁))
34	33	adantr 485	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐹 Fn (0..^𝑁))
35		ovexd 7447	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (0..^𝑁) ∈ V)
36		inidm 4178	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((0..^𝑁) ∩ (0..^𝑁)) = (0..^𝑁)
37		eqidd 2763	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐴‘𝑖) = (𝐴‘𝑖))
38		oveq1 7419	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 = 𝑖 → (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅)) = (𝑖(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅)))
39		simpr 489	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑖 ∈ (0..^𝑁))
40		ovexd 7447	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑖(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅)) ∈ V)
41	32, 38, 39, 40	fvmptd3 7013	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐹‘𝑖) = (𝑖(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅)))
42	29, 34, 35, 35, 36, 37, 41	offval 7685	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹) = (𝑖 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((𝐴‘𝑖)( ·𝑠 ‘𝑃)(𝑖(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅)))))
43	42	oveq2d 7428	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)) = (𝑃 Σg (𝑖 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((𝐴‘𝑖)( ·𝑠 ‘𝑃)(𝑖(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅))))))
44	43	fveq2d 6885	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (coe1‘(𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹))) = (coe1‘(𝑃 Σg (𝑖 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((𝐴‘𝑖)( ·𝑠 ‘𝑃)(𝑖(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅)))))))
45	44	fveq1d 6883	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → ((coe1‘(𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)))‘𝑗) = ((coe1‘(𝑃 Σg (𝑖 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((𝐴‘𝑖)( ·𝑠 ‘𝑃)(𝑖(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅))))))‘𝑗))
46		eqid 2762	. . . . . . 7 ⊢ (var1‘𝑅) = (var1‘𝑅)
47		eqid 2762	. . . . . . 7 ⊢ (.g‘(mulGrp‘𝑃)) = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
48	3	adantr 485	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑅 ∈ Ring)
49		eqid 2762	. . . . . . 7 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑃) = ( ·𝑠 ‘𝑃)
50		ply1gsumz.1	. . . . . . 7 ⊢ 0 = (0g‘𝑅)
51	1	adantr 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 𝐴:(0..^𝑁)⟶𝐵)
52	51	ffvelcdmda 7079	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) ∧ 𝑖 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐴‘𝑖) ∈ 𝐵)
53	52	ralrimiva 3156	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → ∀𝑖 ∈ (0..^𝑁)(𝐴‘𝑖) ∈ 𝐵)
54		ply1gsumz.n	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
55	54	adantr 485	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → 𝑁 ∈ ℕ0)
56		fveq2 6881	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 = 𝑗 → (𝐴‘𝑖) = (𝐴‘𝑗))
57	4, 6, 46, 47, 48, 11, 49, 50, 53, 18, 55, 56	gsummoncoe1fzo 33896	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → ((coe1‘(𝑃 Σg (𝑖 ∈ (0..^𝑁) ↦ ((𝐴‘𝑖)( ·𝑠 ‘𝑃)(𝑖(.g‘(mulGrp‘𝑃))(var1‘𝑅))))))‘𝑗) = (𝐴‘𝑗))
58	45, 57	eqtrd 2797	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → ((coe1‘(𝑃 Σg (𝐴 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑃)𝐹)))‘𝑗) = (𝐴‘𝑗))
59	19, 28, 58	3eqtr2rd 2804	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ (0..^𝑁)) → (𝐴‘𝑗) = (((coe1‘𝑍) ↾ (0..^𝑁))‘𝑗))
60	2, 17, 59	eqfnfvd 7028	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 = ((coe1‘𝑍) ↾ (0..^𝑁)))
61	4, 7, 50	coe1z 22435	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (coe1‘𝑍) = (ℕ0 × { 0 }))
62	3, 61	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (coe1‘𝑍) = (ℕ0 × { 0 }))
63	62	reseq1d 5976	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((coe1‘𝑍) ↾ (0..^𝑁)) = ((ℕ0 × { 0 }) ↾ (0..^𝑁)))
64	60, 63	eqtrd 2797	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐴 = ((ℕ0 × { 0 }) ↾ (0..^𝑁)))
65		xpssres 6016	. . 3 ⊢ ((0..^𝑁) ⊆ ℕ0 → ((ℕ0 × { 0 }) ↾ (0..^𝑁)) = ((0..^𝑁) × { 0 }))
66	15, 65	ax-mp 5	. 2 ⊢ ((ℕ0 × { 0 }) ↾ (0..^𝑁)) = ((0..^𝑁) × { 0 })
67	64, 66	eqtrdi 2813	1 ⊢ (𝜑 → 𝐴 = ((0..^𝑁) × { 0 }))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1102   = wceq 1569   ∈ wcel 2142  ∀wral 3078  Vcvv 3454   ⊆ wss 3904  {csn 4588   ↦ cmpt 5191   × cxp 5658   ↾ cres 5662   Fn wfn 6531  ⟶wf 6532  ‘cfv 6536  (class class class)co 7412   ∘_f cof 7674  0cc0 11106  ℕ₀cn0 12510  ..^cfzo 13689  Basecbs 17275   ·_𝑠 cvsca 17320  0_gc0g 17498   Σ_g cgsu 17499  ._gcmg 19139  mulGrpcmgp 20222  Ringcrg 20321  var₁cv1 22347  Poly₁cpl1 22348  coe₁cco1 22349

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1824  ax-4 1838  ax-5 1939  ax-6 1996  ax-7 2037  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5335  ax-pr 5403  ax-un 7734  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1103  df-3an 1104  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1809  df-nf 1813  df-sb 2096  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3456  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4595  df-uni 4872  df-int 4912  df-iun 4957  df-iin 4958  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5555  df-eprel 5560  df-po 5568  df-so 5569  df-fr 5613  df-se 5614  df-we 5615  df-xp 5666  df-rel 5667  df-cnv 5668  df-co 5669  df-dm 5670  df-rn 5671  df-res 5672  df-ima 5673  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7676  df-ofr 7677  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-supp 8155  df-frecs 8276  df-wrecs 8307  df-recs 8356  df-rdg 8395  df-1o 8451  df-2o 8452  df-er 8692  df-map 8824  df-pm 8825  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9320  df-sup 9400  df-oi 9470  df-card 9932  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11449  df-neg 11450  df-nn 12240  df-2 12309  df-3 12310  df-4 12311  df-5 12312  df-6 12313  df-7 12314  df-8 12315  df-9 12316  df-n0 12511  df-z 12598  df-dec 12718  df-uz 12869  df-fz 13542  df-fzo 13690  df-seq 14045  df-hash 14374  df-struct 17213  df-sets 17230  df-slot 17248  df-ndx 17260  df-base 17276  df-ress 17297  df-plusg 17329  df-mulr 17330  df-sca 17332  df-vsca 17333  df-ip 17334  df-tset 17335  df-ple 17336  df-ds 17338  df-hom 17340  df-cco 17341  df-0g 17500  df-gsum 17501  df-prds 17506  df-pws 17508  df-mre 17644  df-mrc 17645  df-acs 17647  df-mgm 18704  df-sgrp 18783  df-mnd 18799  df-mhm 18847  df-submnd 18848  df-grp 19009  df-minusg 19010  df-sbg 19011  df-mulg 19140  df-subg 19195  df-ghm 19290  df-cntz 19393  df-cmn 19858  df-abl 19859  df-mgp 20223  df-rng 20237  df-ur 20270  df-srg 20275  df-ring 20323  df-subrng 20656  df-subrg 20680  df-lmod 20994  df-lss 21064  df-psr 22070  df-mvr 22071  df-mpl 22072  df-opsr 22074  df-psr1 22351  df-vr1 22352  df-ply1 22353  df-coe1 22354

This theorem is used by:  ply1degltdimlem  34021