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 33704
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 2742 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐹s 𝑃) = (𝐹s 𝑃))
2 r1plmhm.2 . . . . . . . . . . . 12 𝑈 = (Base‘𝑃)
32a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑈 = (Base‘𝑃))
4 eqid 2741 . . . . . . . . . . 11 (+g𝑃) = (+g𝑃)
5 r1plmhm.9 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
65adantr 482 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑓𝑈) → 𝑅 ∈ Ring)
7 simpr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑓𝑈) → 𝑓𝑈)
8 r1plmhm.10 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑀𝑁)
98adantr 482 . . . . . . . . . . . . . 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 26145 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑓𝑈𝑀𝑁) → (𝑓𝐸𝑀) ∈ 𝑈)
146, 7, 9, 13syl3anc 1380 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑓𝑈) → (𝑓𝐸𝑀) ∈ 𝑈)
15 r1plmhm.6 . . . . . . . . . . . . 13 𝐹 = (𝑓𝑈 ↦ (𝑓𝐸𝑀))
1614, 15fmptd 7058 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐹:𝑈𝑈)
17 fimadmfo 6751 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹:𝑈𝑈𝐹:𝑈onto→(𝐹𝑈))
1816, 17syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹:𝑈onto→(𝐹𝑈))
19 anass 470 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ↔ (𝜑 ∧ (𝑎𝑈𝑏𝑈)))
20 simplr 775 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓))
21 simpr 486 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞))
2220, 21oveq12d 7377 . . . . . . . . . . . . . . . 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 33703 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑𝐹 ∈ (𝑃 LMHom (𝐹s 𝑃)))
2423lmhmghmd 33118 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)))
2524ad6antr 743 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)))
26 simp-6r 794 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑎𝑈)
27 simp-5r 792 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑏𝑈)
28 eqid 2741 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (+g‘(𝐹s 𝑃)) = (+g‘(𝐹s 𝑃))
292, 4, 28ghmlin 19190 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = ((𝐹𝑎)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑏)))
3025, 26, 27, 29syl3anc 1380 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = ((𝐹𝑎)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑏)))
31 simp-4r 790 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑓𝑈)
32 simpllr 782 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → 𝑞𝑈)
332, 4, 28ghmlin 19190 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐹 ∈ (𝑃 GrpHom (𝐹s 𝑃)) ∧ 𝑓𝑈𝑞𝑈) → (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞)) = ((𝐹𝑓)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑞)))
3425, 31, 32, 33syl3anc 1380 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞)) = ((𝐹𝑓)(+g‘(𝐹s 𝑃))(𝐹𝑞)))
3522, 30, 343eqtr4d 2786 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) ∧ (𝐹𝑎) = (𝐹𝑓)) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞)))
3635expl 459 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ 𝑓𝑈) ∧ 𝑞𝑈) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
3736anasss 468 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝜑𝑎𝑈) ∧ 𝑏𝑈) ∧ (𝑓𝑈𝑞𝑈)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
3819, 37sylanbr 589 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑎𝑈𝑏𝑈)) ∧ (𝑓𝑈𝑞𝑈)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
39383impa 1116 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑎𝑈𝑏𝑈) ∧ (𝑓𝑈𝑞𝑈)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑓) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎(+g𝑃)𝑏)) = (𝐹‘(𝑓(+g𝑃)𝑞))))
4011ply1ring 22235 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
415, 40syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑃 ∈ Ring)
4241ringgrpd 20217 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑃 ∈ Grp)
4342grpmndd 18917 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑃 ∈ Mnd)
44 r1pquslmic.0 . . . . . . . . . . 11 0 = (0g𝑃)
451, 3, 4, 18, 39, 43, 44imasmnd 18738 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐹s 𝑃) ∈ Mnd ∧ (𝐹0 ) = (0g‘(𝐹s 𝑃))))
4645simprd 497 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹0 ) = (0g‘(𝐹s 𝑃)))
47 oveq1 7366 . . . . . . . . . . 11 (𝑓 = 0 → (𝑓𝐸𝑀) = ( 0 𝐸𝑀))
4811, 2, 12, 10, 5, 8, 44r1p0 33699 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ( 0 𝐸𝑀) = 0 )
4947, 48sylan9eqr 2798 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑓 = 0 ) → (𝑓𝐸𝑀) = 0 )
502, 44ring0cl 20242 . . . . . . . . . . 11 (𝑃 ∈ Ring → 0𝑈)
5141, 50syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑0𝑈)
5215, 49, 51, 51fvmptd2 6947 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹0 ) = 0 )
5346, 52eqtr3d 2778 . . . . . . . 8 (𝜑 → (0g‘(𝐹s 𝑃)) = 0 )
5453sneqd 4569 . . . . . . 7 (𝜑 → {(0g‘(𝐹s 𝑃))} = { 0 })
5554imaeq2d 6018 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}) = (𝐹 “ { 0 }))
56 r1pquslmic.k . . . . . 6 𝐾 = (𝐹 “ { 0 })
5755, 56eqtr4di 2794 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}) = 𝐾)
5857oveq2d 7375 . . . 4 (𝜑 → (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))})) = (𝑃 ~QG 𝐾))
5958oveq2d 7375 . . 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 2794 . 2 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}))) = 𝑄)
62 eqid 2741 . . 3 (0g‘(𝐹s 𝑃)) = (0g‘(𝐹s 𝑃))
63 eqid 2741 . . 3 (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}) = (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))})
64 eqid 2741 . . 3 (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}))) = (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))})))
6516ffnd 6659 . . . . 5 (𝜑𝐹 Fn 𝑈)
66 fnima 6618 . . . . 5 (𝐹 Fn 𝑈 → (𝐹𝑈) = ran 𝐹)
6765, 66syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑈) = ran 𝐹)
6811fvexi 6844 . . . . . 6 𝑃 ∈ V
6968a1i 11 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ V)
701, 3, 18, 69imasbas 17471 . . . 4 (𝜑 → (𝐹𝑈) = (Base‘(𝐹s 𝑃)))
7167, 70eqtr3d 2778 . . 3 (𝜑 → ran 𝐹 = (Base‘(𝐹s 𝑃)))
7262, 23, 63, 64, 71lmicqusker 33503 . 2 (𝜑 → (𝑃 /s (𝑃 ~QG (𝐹 “ {(0g‘(𝐹s 𝑃))}))) ≃𝑚 (𝐹s 𝑃))
7361, 72eqbrtrrd 5098 1 (𝜑𝑄𝑚 (𝐹s 𝑃))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 397   = wceq 1548  wcel 2121  Vcvv 3433  {csn 4557   class class class wbr 5074  cmpt 5155  ccnv 5619  ran crn 5621  cima 5623   Fn wfn 6483  wf 6484  ontowfo 6486  cfv 6488  (class class class)co 7359  Basecbs 17174  +gcplusg 17215  0gc0g 17397  s cimas 17463   /s cqus 17464  Mndcmnd 18697   ~QG cqg 19093   GrpHom cghm 19182  Ringcrg 20208  𝑚 clmic 21014  Poly1cpl1 22165  Unic1pcuc1p 26113  rem1pcr1p 26115
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 1975  ax-7 2016  ax-8 2123  ax-9 2131  ax-10 2154  ax-11 2170  ax-12 2191  ax-ext 2713  ax-rep 5201  ax-sep 5220  ax-nul 5230  ax-pow 5296  ax-pr 5364  ax-un 7681  ax-cnex 11090  ax-resscn 11091  ax-1cn 11092  ax-icn 11093  ax-addcl 11094  ax-addrcl 11095  ax-mulcl 11096  ax-mulrcl 11097  ax-mulcom 11098  ax-addass 11099  ax-mulass 11100  ax-distr 11101  ax-i2m1 11102  ax-1ne0 11103  ax-1rid 11104  ax-rnegex 11105  ax-rrecex 11106  ax-cnre 11107  ax-pre-lttri 11108  ax-pre-lttrn 11109  ax-pre-ltadd 11110  ax-pre-mulgt0 11111  ax-pre-sup 11112  ax-addf 11113
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 398  df-or 855  df-3or 1094  df-3an 1095  df-tru 1551  df-fal 1561  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2075  df-mo 2545  df-eu 2575  df-clab 2720  df-cleq 2733  df-clel 2816  df-nfc 2890  df-ne 2937  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3066  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3394  df-v 3435  df-sbc 3725  df-csb 3833  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-pss 3904  df-nul 4264  df-if 4457  df-pw 4533  df-sn 4558  df-pr 4560  df-tp 4562  df-op 4564  df-uni 4841  df-int 4880  df-iun 4925  df-iin 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5156  df-tr 5182  df-id 5515  df-eprel 5520  df-po 5528  df-so 5529  df-fr 5573  df-se 5574  df-we 5575  df-xp 5626  df-rel 5627  df-cnv 5628  df-co 5629  df-dm 5630  df-rn 5631  df-res 5632  df-ima 5633  df-pred 6255  df-ord 6316  df-on 6317  df-lim 6318  df-suc 6319  df-iota 6444  df-fun 6490  df-fn 6491  df-f 6492  df-f1 6493  df-fo 6494  df-f1o 6495  df-fv 6496  df-isom 6497  df-riota 7316  df-ov 7362  df-oprab 7363  df-mpo 7364  df-of 7623  df-ofr 7624  df-om 7810  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-supp 8103  df-tpos 8168  df-frecs 8224  df-wrecs 8255  df-recs 8304  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-er 8637  df-ec 8639  df-qs 8643  df-map 8769  df-pm 8770  df-ixp 8840  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-fsupp 9269  df-sup 9349  df-inf 9350  df-oi 9419  df-card 9858  df-pnf 11177  df-mnf 11178  df-xr 11179  df-ltxr 11180  df-le 11181  df-sub 11375  df-neg 11376  df-nn 12170  df-2 12239  df-3 12240  df-4 12241  df-5 12242  df-6 12243  df-7 12244  df-8 12245  df-9 12246  df-n0 12433  df-z 12520  df-dec 12640  df-uz 12784  df-fz 13457  df-fzo 13604  df-seq 13959  df-hash 14288  df-struct 17112  df-sets 17129  df-slot 17147  df-ndx 17159  df-base 17175  df-ress 17196  df-plusg 17228  df-mulr 17229  df-starv 17230  df-sca 17231  df-vsca 17232  df-ip 17233  df-tset 17234  df-ple 17235  df-ds 17237  df-unif 17238  df-hom 17239  df-cco 17240  df-0g 17399  df-gsum 17400  df-prds 17405  df-pws 17407  df-imas 17467  df-qus 17468  df-mre 17543  df-mrc 17544  df-acs 17546  df-mgm 18603  df-sgrp 18682  df-mnd 18698  df-mhm 18746  df-submnd 18747  df-grp 18907  df-minusg 18908  df-sbg 18909  df-mulg 19039  df-subg 19094  df-nsg 19095  df-eqg 19096  df-ghm 19183  df-gim 19228  df-cntz 19286  df-cmn 19751  df-abl 19752  df-mgp 20116  df-rng 20128  df-ur 20157  df-ring 20210  df-cring 20211  df-oppr 20311  df-dvdsr 20331  df-unit 20332  df-invr 20362  df-subrng 20521  df-subrg 20545  df-rlreg 20669  df-lmod 20855  df-lss 20925  df-lmhm 21015  df-lmim 21016  df-lmic 21017  df-cnfld 21351  df-psr 21887  df-mvr 21888  df-mpl 21889  df-opsr 21891  df-psr1 22168  df-vr1 22169  df-ply1 22170  df-coe1 22171  df-mdeg 26041  df-deg1 26042  df-uc1p 26118  df-q1p 26119  df-r1p 26120
This theorem is referenced by:  algextdeglem6  33916
  Copyright terms: Public domain W3C validator