Theorem r1pcyc 34020

Description: The polynomial remainder operation is periodic. See modcyc 13970. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Apr-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
r1padd1.p	⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
r1padd1.u	⊢ 𝑈 = (Base‘𝑃)
r1padd1.n	⊢ 𝑁 = (Unic1p‘𝑅)
r1padd1.e	⊢ 𝐸 = (rem1p‘𝑅)
r1pcyc.p	⊢ + = (+g‘𝑃)
r1pcyc.m	⊢ · = (.r‘𝑃)
r1pcyc.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
r1pcyc.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑈)
r1pcyc.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑁)
r1pcyc.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑈)

Assertion

Ref	Expression
r1pcyc	⊢ (𝜑 → ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))𝐸𝐵) = (𝐴𝐸𝐵))

Proof of Theorem r1pcyc

Step	Hyp	Ref	Expression
1		r1pcyc.r	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
2		r1padd1.p	. . . . . 6 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
3	2	ply1ring 22475	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
4	1, 3	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ Ring)
5	4	ringgrpd 20384	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ Grp)
6		r1pcyc.a	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑈)
7		r1padd1.u	. . . 4 ⊢ 𝑈 = (Base‘𝑃)
8		r1pcyc.m	. . . 4 ⊢ · = (.r‘𝑃)
9		r1pcyc.b	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑁)
10		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (quot1p‘𝑅) = (quot1p‘𝑅)
11		r1padd1.n	. . . . . 6 ⊢ 𝑁 = (Unic1p‘𝑅)
12	10, 2, 7, 11	q1pcl 26385	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑁) → (𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) ∈ 𝑈)
13	1, 6, 9, 12	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) ∈ 𝑈)
14	2, 7, 11	uc1pcl 26372	. . . . 5 ⊢ (𝐵 ∈ 𝑁 → 𝐵 ∈ 𝑈)
15	9, 14	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ 𝑈)
16	7, 8, 4, 13, 15	ringcld 20399	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) ∈ 𝑈)
17		r1pcyc.c	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝑈)
18	7, 8, 4, 17, 15	ringcld 20399	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐶 · 𝐵) ∈ 𝑈)
19		r1pcyc.p	. . . 4 ⊢ + = (+g‘𝑃)
20		eqid 2760	. . . 4 ⊢ (-g‘𝑃) = (-g‘𝑃)
21	7, 19, 20	grppnpcan2 19160	. . 3 ⊢ ((𝑃 ∈ Grp ∧ (𝐴 ∈ 𝑈 ∧ ((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) ∈ 𝑈 ∧ (𝐶 · 𝐵) ∈ 𝑈)) → ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(-g‘𝑃)(((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) + (𝐶 · 𝐵))) = (𝐴(-g‘𝑃)((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
22	5, 6, 16, 18, 21	syl13anc 1399	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(-g‘𝑃)(((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) + (𝐶 · 𝐵))) = (𝐴(-g‘𝑃)((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
23	7, 19, 5, 6, 18	grpcld 19074	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴 + (𝐶 · 𝐵)) ∈ 𝑈)
24		r1padd1.e	. . . . 5 ⊢ 𝐸 = (rem1p‘𝑅)
25	24, 2, 7, 10, 8, 20	r1pval 26386	. . . 4 ⊢ (((𝐴 + (𝐶 · 𝐵)) ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑈) → ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))𝐸𝐵) = ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(-g‘𝑃)(((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
26	23, 15, 25	syl2anc 596	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))𝐸𝐵) = ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(-g‘𝑃)(((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
27	10, 2, 7, 11	q1pcl 26385	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝐶 · 𝐵) ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑁) → ((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵) ∈ 𝑈)
28	1, 18, 9, 27	syl3anc 1398	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵) ∈ 𝑈)
29	7, 19, 8	ringdir 20405	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ Ring ∧ ((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) ∈ 𝑈 ∧ ((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵) ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑈)) → (((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) + ((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵)) · 𝐵) = (((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) + (((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
30	4, 13, 28, 15, 29	syl13anc 1399	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) + ((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵)) · 𝐵) = (((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) + (((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
31	2, 7, 11, 10, 1, 6, 9, 18, 19	q1pdir 34016	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(quot1p‘𝑅)𝐵) = ((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) + ((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵)))
32	31	oveq1d 7429	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) = (((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) + ((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵)) · 𝐵))
33		eqid 2760	. . . . . . . . 9 ⊢ (∥r‘𝑃) = (∥r‘𝑃)
34	7, 33, 8	dvdsrmul 20508	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐵 ∈ 𝑈 ∧ 𝐶 ∈ 𝑈) → 𝐵(∥r‘𝑃)(𝐶 · 𝐵))
35	15, 17, 34	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐵(∥r‘𝑃)(𝐶 · 𝐵))
36	2, 33, 7, 11, 8, 10	dvdsq1p 26391	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝐶 · 𝐵) ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑁) → (𝐵(∥r‘𝑃)(𝐶 · 𝐵) ↔ (𝐶 · 𝐵) = (((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
37	1, 18, 9, 36	syl3anc 1398	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝐵(∥r‘𝑃)(𝐶 · 𝐵) ↔ (𝐶 · 𝐵) = (((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
38	35, 37	mpbid 235	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐶 · 𝐵) = (((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵))
39	38	oveq2d 7430	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) + (𝐶 · 𝐵)) = (((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) + (((𝐶 · 𝐵)(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
40	30, 32, 39	3eqtr4d 2805	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) = (((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) + (𝐶 · 𝐵)))
41	40	oveq2d 7430	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(-g‘𝑃)(((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)) = ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(-g‘𝑃)(((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) + (𝐶 · 𝐵))))
42	26, 41	eqtrd 2795	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))𝐸𝐵) = ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))(-g‘𝑃)(((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵) + (𝐶 · 𝐵))))
43	24, 2, 7, 10, 8, 20	r1pval 26386	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑈 ∧ 𝐵 ∈ 𝑈) → (𝐴𝐸𝐵) = (𝐴(-g‘𝑃)((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
44	6, 15, 43	syl2anc 596	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐴𝐸𝐵) = (𝐴(-g‘𝑃)((𝐴(quot1p‘𝑅)𝐵) · 𝐵)))
45	22, 42, 44	3eqtr4d 2805	1 ⊢ (𝜑 → ((𝐴 + (𝐶 · 𝐵))𝐸𝐵) = (𝐴𝐸𝐵))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   class class class wbr 5103  ‘cfv 6533  (class class class)co 7414  Basecbs 17304  +_gcplusg 17345  ._rcmulr 17346  Grpcgrp 19060  -_gcsg 19062  Ringcrg 20375  ∥_rcdsr 20498  Poly₁cpl1 22405  Unic_1pcuc1p 26355  quot_1pcq1p 26356  rem_1pcr1p 26357

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7737  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204  ax-pre-sup 11205  ax-addf 11206

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-isom 6542  df-riota 7371  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-of 7679  df-ofr 7680  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-supp 8160  df-tpos 8225  df-frecs 8281  df-wrecs 8312  df-recs 8361  df-rdg 8400  df-1o 8458  df-2o 8459  df-er 8699  df-map 8831  df-pm 8832  df-ixp 8908  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-fin 8959  df-fsupp 9335  df-sup 9415  df-oi 9485  df-card 9947  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-nn 12261  df-2 12330  df-3 12331  df-4 12332  df-5 12333  df-6 12334  df-7 12335  df-8 12336  df-9 12337  df-n0 12532  df-z 12619  df-dec 12740  df-uz 12891  df-fz 13565  df-fzo 13713  df-seq 14069  df-hash 14398  df-struct 17242  df-sets 17259  df-slot 17277  df-ndx 17289  df-base 17305  df-ress 17326  df-plusg 17358  df-mulr 17359  df-starv 17360  df-sca 17361  df-vsca 17362  df-ip 17363  df-tset 17364  df-ple 17365  df-ds 17367  df-unif 17368  df-hom 17369  df-cco 17370  df-0g 17529  df-gsum 17530  df-prds 17535  df-pws 17537  df-mre 17673  df-mrc 17674  df-acs 17676  df-mgm 18733  df-sgrp 18824  df-mnd 18840  df-mhm 18894  df-submnd 18895  df-grp 19063  df-minusg 19064  df-sbg 19065  df-mulg 19194  df-subg 19249  df-ghm 19344  df-cntz 19447  df-cmn 19912  df-abl 19913  df-mgp 20277  df-rng 20291  df-ur 20324  df-ring 20377  df-cring 20378  df-oppr 20481  df-dvdsr 20501  df-unit 20502  df-invr 20532  df-subrng 20711  df-subrg 20735  df-rlreg 20859  df-lmod 21049  df-lss 21119  df-cnfld 21589  df-psr 22127  df-mvr 22128  df-mpl 22129  df-opsr 22131  df-psr1 22408  df-vr1 22409  df-ply1 22410  df-coe1 22411  df-mdeg 26283  df-deg1 26284  df-uc1p 26360  df-q1p 26361  df-r1p 26362

This theorem is used by:  r1padd1  34021