Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  r1pquslmic Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem r1pquslmic 33676
Description: The univariate polynomial remainder ring (𝐹s 𝑃) is module isomorphic with the quotient ring. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Apr-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
r1plmhm.1 𝑃 = (Poly1𝑅)
r1plmhm.2 𝑈 = (Base‘𝑃)
r1plmhm.4 𝐸 = (rem1p𝑅)
r1plmhm.5 𝑁 = (Unic1p𝑅)
r1plmhm.6 𝐹 = (𝑓𝑈 ↦ (𝑓𝐸𝑀))
r1plmhm.9 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
r1plmhm.10 (𝜑𝑀𝑁)
r1pquslmic.0 0 = (0g𝑃)
r1pquslmic.k 𝐾 = (𝐹 “ { 0 })
r1pquslmic.q 𝑄 = (𝑃 /s (𝑃 ~QG 𝐾))
Assertion
Ref Expression
r1pquslmic (𝜑𝑄𝑚 (𝐹s 𝑃))
Distinct variable groups:   𝑓,𝐸   𝑓,𝑀   𝑃,𝑓   𝑈,𝑓   𝜑,𝑓   0 ,𝑓   𝑓,𝐹   𝑄,𝑓
Allowed substitution hints:   𝑅(𝑓)   𝐾(𝑓)   𝑁(𝑓)

Proof of Theorem r1pquslmic
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑞 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqidd 2738 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐹s 𝑃) = (𝐹s 𝑃))
2 r1plmhm.2 . . . . . . . . . . . 12 𝑈 = (Base‘𝑃)
32a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑈 = (Base‘𝑃))
4 eqid 2737 . . . . . . . . . . 11 (+g𝑃) = (+g𝑃)
5 r1plmhm.9 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
65adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑓𝑈) → 𝑅 ∈ Ring)
7 simpr 484 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑓𝑈) → 𝑓𝑈)
8 r1plmhm.10 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑀𝑁)
98adantr 480 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑓𝑈) → 𝑀𝑁)
10 r1plmhm.4 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝐸 = (rem1p𝑅)
11 r1plmhm.1 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑃 = (Poly1𝑅)
12 r1plmhm.5 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝑁 = (Unic1p𝑅)
1310, 11, 2, 12r1pcl 26105 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑓𝑈𝑀𝑁) → (𝑓𝐸𝑀) ∈ 𝑈)
146, 7, 9, 13syl3anc 1374 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑓𝑈) → (𝑓𝐸𝑀) ∈ 𝑈)
15 r1plmhm.6 . . . . . . . . . . . . 13 𝐹 = (𝑓𝑈 ↦ (𝑓𝐸𝑀))
1614, 15fmptd 7058 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐹:𝑈𝑈)
17 fimadmfo 6753 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝑈𝑈𝐹:𝑈onto→(𝐹𝑈))
1816, 17syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹:𝑈onto→(𝐹𝑈))
19 anass 468 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ↔ (𝜑 ∧ (𝑎𝑈𝑏𝑈)))
20 simplr 769 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓))
21 simpr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞))
2220, 21oveq12d 7376 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → ((𝐹𝑎)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑏)) = ((𝐹𝑓)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑞)))
2311, 2, 10, 12, 15, 5, 8r1plmhm 33675 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑𝐹 ∈ (𝑃 LMHom (𝐹s 𝑃)))
2423lmhmghmd 33102 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)))
2524ad6antr 737 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)))
26 simp-6r 788 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑎𝑈)
27 simp-5r 786 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑏𝑈)
28 eqid 2737 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (+g‘(𝐹s 𝑃)) = (+g‘(𝐹s 𝑃))
292, 4, 28ghmlin 19154 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = ((𝐹𝑎)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑏)))
3025, 26, 27, 29syl3anc 1374 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = ((𝐹𝑎)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑏)))
31 simp-4r 784 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑓𝑈)
32 simpllr 776 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑞𝑈)
332, 4, 28ghmlin 19154 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)) ∧ 𝑓𝑈𝑞𝑈) → (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞)) = ((𝐹𝑓)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑞)))
3425, 31, 32, 33syl3anc 1374 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞)) = ((𝐹𝑓)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑞)))
3522, 30, 343eqtr4d 2782 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞)))
3635expl 457 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
3736anasss 466 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ (𝑓𝑈𝑞𝑈)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
3819, 37sylanbr 583 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑎𝑈𝑏𝑈)) ∧ (𝑓𝑈𝑞𝑈)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
39383impa 1110 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑎𝑈𝑏𝑈) ∧ (𝑓𝑈𝑞𝑈)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
4011ply1ring 22189 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
415, 40syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑃 ∈ Ring)
4241ringgrpd 20181 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑃 ∈ Grp)
4342grpmndd 18880 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑃 ∈ Mnd)
44 r1pquslmic.0 . . . . . . . . . . 11 0 = (0g𝑃)
451, 3, 4, 18, 39, 43, 44imasmnd 18701 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐹s 𝑃) ∈ Mnd ∧ (𝐹0 ) = (0g‘(𝐹s 𝑃))))
4645simprd 495 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹0 ) = (0g‘(𝐹s 𝑃)))
47 oveq1 7365 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = 0 → (𝑓𝐸𝑀) = ( 0 𝐸𝑀))
4811, 2, 12, 10, 5, 8, 44r1p0 33671 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ( 0 𝐸𝑀) = 0 )
4947, 48sylan9eqr 2794 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑓 = 0 ) → (𝑓𝐸𝑀) = 0 )
502, 44ring0cl 20206 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ Ring → 0𝑈)
5141, 50syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑0𝑈)
5215, 49, 51, 51fvmptd2 6948 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹0 ) = 0 )
5346, 52eqtr3d 2774 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0g‘(𝐹s 𝑃)) = 0 )
5453sneqd 4580 . . . . . . 7 (𝜑 → {(0g‘(𝐹s 𝑃))} = { 0 })
5554imaeq2d 6017 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}) = (𝐹 “ { 0 }))
56 r1pquslmic.k . . . . . 6 𝐾 = (𝐹 “ { 0 })
5755, 56eqtr4di 2790 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}) = 𝐾)
5857oveq2d 7374 . . . 4 (𝜑 → (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))})) = (𝑃 ~QG 𝐾))
5958oveq2d 7374 . . 3 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}))) = (𝑃 /s (𝑃 ~QG 𝐾)))
60 r1pquslmic.q . . 3 𝑄 = (𝑃 /s (𝑃 ~QG 𝐾))
6159, 60eqtr4di 2790 . 2 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}))) = 𝑄)
62 eqid 2737 . . 3 (0g‘(𝐹s 𝑃)) = (0g‘(𝐹s 𝑃))
63 eqid 2737 . . 3 (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}) = (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))})
64 eqid 2737 . . 3 (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}))) = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))})))
6516ffnd 6661 . . . . 5 (𝜑𝐹 Fn 𝑈)
66 fnima 6620 . . . . 5 (𝐹 Fn 𝑈 → (𝐹𝑈) = ran 𝐹)
6765, 66syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑈) = ran 𝐹)
6811fvexi 6846 . . . . . 6 𝑃 ∈ V
6968a1i 11 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ V)
701, 3, 18, 69imasbas 17434 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑈) = (Base‘(𝐹s 𝑃)))
7167, 70eqtr3d 2774 . . 3 (𝜑 → ran 𝐹 = (Base‘(𝐹s 𝑃)))
7262, 23, 63, 64, 71lmicqusker 33483 . 2 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}))) ≃𝑚 (𝐹s 𝑃))
7361, 72eqbrtrrd 5110 1 (𝜑𝑄𝑚 (𝐹s 𝑃))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1542  wcel 2114  Vcvv 3430  {csn 4568   class class class wbr 5086  cmpt 5167  ccnv 5621  ran crn 5623  cima 5625   Fn wfn 6485  wf 6486  ontowfo 6488  cfv 6490  (class class class)co 7358  Basecbs 17137  +gcplusg 17178  0gc0g 17360  s cimas 17426   /s cqus 17427  Mndcmnd 18660   ~QG cqg 19056   GrpHom cghm 19145  Ringcrg 20172  𝑚 clmic 20975  Poly1cpl1 22118  Unic1pcuc1p 26073  rem1pcr1p 26075
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5300  ax-pr 5368  ax-un 7680  ax-cnex 11083  ax-resscn 11084  ax-1cn 11085  ax-icn 11086  ax-addcl 11087  ax-addrcl 11088  ax-mulcl 11089  ax-mulrcl 11090  ax-mulcom 11091  ax-addass 11092  ax-mulass 11093  ax-distr 11094  ax-i2m1 11095  ax-1ne0 11096  ax-1rid 11097  ax-rnegex 11098  ax-rrecex 11099  ax-cnre 11100  ax-pre-lttri 11101  ax-pre-lttrn 11102  ax-pre-ltadd 11103  ax-pre-mulgt0 11104  ax-pre-sup 11105  ax-addf 11106
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-tp 4573  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-iin 4937  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-se 5576  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-isom 6499  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-of 7622  df-ofr 7623  df-om 7809  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-supp 8102  df-tpos 8167  df-frecs 8222  df-wrecs 8253  df-recs 8302  df-rdg 8340  df-1o 8396  df-2o 8397  df-er 8634  df-ec 8636  df-qs 8640  df-map 8766  df-pm 8767  df-ixp 8837  df-en 8885  df-dom 8886  df-sdom 8887  df-fin 8888  df-fsupp 9266  df-sup 9346  df-inf 9347  df-oi 9416  df-card 9852  df-pnf 11169  df-mnf 11170  df-xr 11171  df-ltxr 11172  df-le 11173  df-sub 11367  df-neg 11368  df-nn 12147  df-2 12209  df-3 12210  df-4 12211  df-5 12212  df-6 12213  df-7 12214  df-8 12215  df-9 12216  df-n0 12403  df-z 12490  df-dec 12609  df-uz 12753  df-fz 13425  df-fzo 13572  df-seq 13926  df-hash 14255  df-struct 17075  df-sets 17092  df-slot 17110  df-ndx 17122  df-base 17138  df-ress 17159  df-plusg 17191  df-mulr 17192  df-starv 17193  df-sca 17194  df-vsca 17195  df-ip 17196  df-tset 17197  df-ple 17198  df-ds 17200  df-unif 17201  df-hom 17202  df-cco 17203  df-0g 17362  df-gsum 17363  df-prds 17368  df-pws 17370  df-imas 17430  df-qus 17431  df-mre 17506  df-mrc 17507  df-acs 17509  df-mgm 18566  df-sgrp 18645  df-mnd 18661  df-mhm 18709  df-submnd 18710  df-grp 18870  df-minusg 18871  df-sbg 18872  df-mulg 19002  df-subg 19057  df-nsg 19058  df-eqg 19059  df-ghm 19146  df-gim 19192  df-cntz 19250  df-cmn 19715  df-abl 19716  df-mgp 20080  df-rng 20092  df-ur 20121  df-ring 20174  df-cring 20175  df-oppr 20275  df-dvdsr 20295  df-unit 20296  df-invr 20326  df-subrng 20481  df-subrg 20505  df-rlreg 20629  df-lmod 20815  df-lss 20885  df-lmhm 20976  df-lmim 20977  df-lmic 20978  df-cnfld 21312  df-psr 21866  df-mvr 21867  df-mpl 21868  df-opsr 21870  df-psr1 22121  df-vr1 22122  df-ply1 22123  df-coe1 22124  df-mdeg 26001  df-deg1 26002  df-uc1p 26078  df-q1p 26079  df-r1p 26080
This theorem is referenced by:  algextdeglem6  33872
  Copyright terms: Public domain W3C validator