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 34007
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 2763 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐹s 𝑃) = (𝐹s 𝑃))
2 r1plmhm.2 . . . . . . . . . . . 12 𝑈 = (Base‘𝑃)
32a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑈 = (Base‘𝑃))
4 eqid 2762 . . . . . . . . . . 11 (+g𝑃) = (+g𝑃)
5 r1plmhm.9 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
65adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑓𝑈) → 𝑅 ∈ Ring)
7 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑓𝑈) → 𝑓𝑈)
8 r1plmhm.10 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑀𝑁)
98adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 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 26386 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑓𝑈𝑀𝑁) → (𝑓𝐸𝑀) ∈ 𝑈)
146, 7, 9, 13syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑓𝑈) → (𝑓𝐸𝑀) ∈ 𝑈)
15 r1plmhm.6 . . . . . . . . . . . . 13 𝐹 = (𝑓𝑈 ↦ (𝑓𝐸𝑀))
1614, 15fmptd 7110 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐹:𝑈𝑈)
17 fimadmfo 6802 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝑈𝑈𝐹:𝑈onto→(𝐹𝑈))
1816, 17syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹:𝑈onto→(𝐹𝑈))
19 anass 474 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ↔ (𝜑 ∧ (𝑎𝑈𝑏𝑈)))
20 simplr 781 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓))
21 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞))
2220, 21oveq12d 7434 . . . . . . . . . . . . . . . 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 34006 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑𝐹 ∈ (𝑃 LMHom (𝐹s 𝑃)))
2423lmhmghmd 33463 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)))
2524ad6antr 749 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)))
26 simp-6r 800 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑎𝑈)
27 simp-5r 798 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑏𝑈)
28 eqid 2762 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (+g‘(𝐹s 𝑃)) = (+g‘(𝐹s 𝑃))
292, 4, 28ghmlin 19349 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = ((𝐹𝑎)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑏)))
3025, 26, 27, 29syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = ((𝐹𝑎)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑏)))
31 simp-4r 796 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑓𝑈)
32 simpllr 788 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑞𝑈)
332, 4, 28ghmlin 19349 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)) ∧ 𝑓𝑈𝑞𝑈) → (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞)) = ((𝐹𝑓)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑞)))
3425, 31, 32, 33syl3anc 1398 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞)) = ((𝐹𝑓)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑞)))
3522, 30, 343eqtr4d 2807 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞)))
3635expl 463 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
3736anasss 472 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ (𝑓𝑈𝑞𝑈)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
3819, 37sylanbr 594 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑎𝑈𝑏𝑈)) ∧ (𝑓𝑈𝑞𝑈)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
39383impa 1127 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑎𝑈𝑏𝑈) ∧ (𝑓𝑈𝑞𝑈)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
4011ply1ring 22473 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
415, 40syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑃 ∈ Ring)
4241ringgrpd 20382 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑃 ∈ Grp)
4342grpmndd 19071 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑃 ∈ Mnd)
44 r1pquslmic.0 . . . . . . . . . . 11 0 = (0g𝑃)
451, 3, 4, 18, 39, 43, 44imasmnd 18884 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐹s 𝑃) ∈ Mnd ∧ (𝐹0 ) = (0g‘(𝐹s 𝑃))))
4645simprd 501 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹0 ) = (0g‘(𝐹s 𝑃)))
47 oveq1 7423 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = 0 → (𝑓𝐸𝑀) = ( 0 𝐸𝑀))
4811, 2, 12, 10, 5, 8, 44r1p0 34003 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ( 0 𝐸𝑀) = 0 )
4947, 48sylan9eqr 2819 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑓 = 0 ) → (𝑓𝐸𝑀) = 0 )
502, 44ring0cl 20409 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ Ring → 0𝑈)
5141, 50syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑0𝑈)
5215, 49, 51, 51fvmptd2 6999 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹0 ) = 0 )
5346, 52eqtr3d 2799 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0g‘(𝐹s 𝑃)) = 0 )
5453sneqd 4599 . . . . . . 7 (𝜑 → {(0g‘(𝐹s 𝑃))} = { 0 })
5554imaeq2d 6060 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}) = (𝐹 “ { 0 }))
56 r1pquslmic.k . . . . . 6 𝐾 = (𝐹 “ { 0 })
5755, 56eqtr4di 2815 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}) = 𝐾)
5857oveq2d 7432 . . . 4 (𝜑 → (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))})) = (𝑃 ~QG 𝐾))
5958oveq2d 7432 . . 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 2815 . 2 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}))) = 𝑄)
62 eqid 2762 . . 3 (0g‘(𝐹s 𝑃)) = (0g‘(𝐹s 𝑃))
63 eqid 2762 . . 3 (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}) = (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))})
64 eqid 2762 . . 3 (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}))) = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))})))
6516ffnd 6707 . . . . 5 (𝜑𝐹 Fn 𝑈)
66 fnima 6666 . . . . 5 (𝐹 Fn 𝑈 → (𝐹𝑈) = ran 𝐹)
6765, 66syl 18 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑈) = ran 𝐹)
6811fvexi 6896 . . . . . 6 𝑃 ∈ V
6968a1i 11 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ V)
701, 3, 18, 69imasbas 17602 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑈) = (Base‘(𝐹s 𝑃)))
7167, 70eqtr3d 2799 . . 3 (𝜑 → ran 𝐹 = (Base‘(𝐹s 𝑃)))
7262, 23, 63, 64, 71lmicqusker 33834 . 2 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}))) ≃𝑚 (𝐹s 𝑃))
7361, 72eqbrtrrd 5133 1 (𝜑𝑄𝑚 (𝐹s 𝑃))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 401   = wceq 1570  wcel 2145  Vcvv 3453  {csn 4587   class class class wbr 5107  cmpt 5190  ccnv 5658  ran crn 5660  cima 5662   Fn wfn 6532  wf 6533  ontowfo 6535  cfv 6537  (class class class)co 7416  Basecbs 17305  +gcplusg 17346  0gc0g 17528  s cimas 17594   /s cqus 17595  Mndcmnd 18838   ~QG cqg 19246   GrpHom cghm 19341  Ringcrg 20373  𝑚 clmic 21206  Poly1cpl1 22403  Unic1pcuc1p 26354  rem1pcr1p 26356
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 2215  ax-ext 2734  ax-rep 5236  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7739  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 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 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-tp 4592  df-op 4594  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-se 5613  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7681  df-ofr 7682  df-om 7866  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-supp 8162  df-tpos 8227  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8458  df-2o 8459  df-er 8699  df-ec 8701  df-qs 8705  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-inf 9416  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 13564  df-fzo 13712  df-seq 14068  df-hash 14397  df-struct 17243  df-sets 17260  df-slot 17278  df-ndx 17290  df-base 17306  df-ress 17327  df-plusg 17359  df-mulr 17360  df-starv 17361  df-sca 17362  df-vsca 17363  df-ip 17364  df-tset 17365  df-ple 17366  df-ds 17368  df-unif 17369  df-hom 17370  df-cco 17371  df-0g 17530  df-gsum 17531  df-prds 17536  df-pws 17538  df-imas 17598  df-qus 17599  df-mre 17674  df-mrc 17675  df-acs 17677  df-mgm 18734  df-sgrp 18823  df-mnd 18839  df-mhm 18892  df-submnd 18893  df-grp 19061  df-minusg 19062  df-sbg 19063  df-mulg 19192  df-subg 19247  df-nsg 19248  df-eqg 19249  df-ghm 19342  df-gim 19387  df-cntz 19445  df-cmn 19910  df-abl 19911  df-mgp 20275  df-rng 20289  df-ur 20322  df-ring 20375  df-cring 20376  df-oppr 20479  df-dvdsr 20499  df-unit 20500  df-invr 20530  df-subrng 20709  df-subrg 20733  df-rlreg 20857  df-lmod 21047  df-lss 21117  df-lmhm 21207  df-lmim 21208  df-lmic 21209  df-cnfld 21587  df-psr 22125  df-mvr 22126  df-mpl 22127  df-opsr 22129  df-psr1 22406  df-vr1 22407  df-ply1 22408  df-coe1 22409  df-mdeg 26282  df-deg1 26283  df-uc1p 26359  df-q1p 26360  df-r1p 26361
This theorem is used by:  algextdeglem6  34219
  Copyright terms: Public domain W3C validator