text: Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dgrub Structured version   Visualization version   GIF version
  
  Theorem dgrub 24210
   Description: If the 𝑀-th coefficient of 𝐹 is nonzero, then the degree of 𝐹 is at least 𝑀. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Jul-2014.)
  Hypotheses
  Ref Expression
  dgrub.1 𝐴 = (coeff‘𝐹)
  dgrub.2 𝑁 = (deg‘𝐹)
  Assertion
  Ref Expression
  dgrub ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → 𝑀𝑁)
  
  Proof of Theorem dgrub
  Dummy variables 𝑛 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
  StepHypRef Expression
  1 simp1 1130 . . . 4 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
  2 simp2 1131 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → 𝑀 ∈ ℕ0)
  3 dgrub.1 . . . . . . . . 9 𝐴 = (coeff‘𝐹)
  43coef3 24208 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
  51, 4syl 17 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
  65, 2ffvelrnd 6503 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → (𝐴𝑀) ∈ ℂ)
  7 simp3 1132 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → (𝐴𝑀) ≠ 0)
  8 eldifsn 4453 . . . . . 6 ((𝐴𝑀) ∈ (ℂ ∖ {0}) ↔ ((𝐴𝑀) ∈ ℂ ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0))
  96, 7, 8sylanbrc 572 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → (𝐴𝑀) ∈ (ℂ ∖ {0}))
  103coef 24206 . . . . . 6 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝐴:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0}))
  11 ffn 6185 . . . . . 6 (𝐴:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0}) → 𝐴 Fn ℕ0)
  12 elpreima 6480 . . . . . 6 (𝐴 Fn ℕ0 → (𝑀 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0})) ↔ (𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ∈ (ℂ ∖ {0}))))
  131, 10, 11, 124syl 19 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → (𝑀 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0})) ↔ (𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ∈ (ℂ ∖ {0}))))
  142, 9, 13mpbir2and 692 . . . 4 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → 𝑀 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0})))
  15 nn0ssre 11498 . . . . . . 7 0 ⊆ ℝ
  16 ltso 10320 . . . . . . 7 < Or ℝ
  17 soss 5188 . . . . . . 7 (ℕ0 ⊆ ℝ → ( < Or ℝ → < Or ℕ0))
  1815, 16, 17mp2 9 . . . . . 6 < Or ℕ0
  1918a1i 11 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → < Or ℕ0)
  20 0zd 11591 . . . . . 6 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 0 ∈ ℤ)
  21 cnvimass 5626 . . . . . . 7 (𝐴 “ (ℂ ∖ {0})) ⊆ dom 𝐴
  22 fdm 6191 . . . . . . . 8 (𝐴:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0}) → dom 𝐴 = ℕ0)
  2310, 22syl 17 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → dom 𝐴 = ℕ0)
  2421, 23syl5sseq 3802 . . . . . 6 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (𝐴 “ (ℂ ∖ {0})) ⊆ ℕ0)
  253dgrlem 24205 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (𝐴:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0}) ∧ ∃𝑛 ∈ ℤ ∀𝑥 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0}))𝑥𝑛))
  2625simprd 483 . . . . . 6 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → ∃𝑛 ∈ ℤ ∀𝑥 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0}))𝑥𝑛)
  27 nn0uz 11924 . . . . . . 7 0 = (ℤ‘0)
  2827uzsupss 11983 . . . . . 6 ((0 ∈ ℤ ∧ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0})) ⊆ ℕ0 ∧ ∃𝑛 ∈ ℤ ∀𝑥 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0}))𝑥𝑛) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 (∀𝑥 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0})) ¬ 𝑛 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (𝑥 < 𝑛 → ∃𝑦 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0}))𝑥 < 𝑦)))
  2920, 24, 26, 28syl3anc 1476 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → ∃𝑛 ∈ ℕ0 (∀𝑥 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0})) ¬ 𝑛 < 𝑥 ∧ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (𝑥 < 𝑛 → ∃𝑦 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0}))𝑥 < 𝑦)))
  3019, 29supub 8521 . . . 4 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (𝑀 ∈ (𝐴 “ (ℂ ∖ {0})) → ¬ sup((𝐴 “ (ℂ ∖ {0})), ℕ0, < ) < 𝑀))
  311, 14, 30sylc 65 . . 3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → ¬ sup((𝐴 “ (ℂ ∖ {0})), ℕ0, < ) < 𝑀)
  32 dgrub.2 . . . . . 6 𝑁 = (deg‘𝐹)
  333dgrval 24204 . . . . . 6 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (deg‘𝐹) = sup((𝐴 “ (ℂ ∖ {0})), ℕ0, < ))
  3432, 33syl5eq 2817 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝑁 = sup((𝐴 “ (ℂ ∖ {0})), ℕ0, < ))
  351, 34syl 17 . . . 4 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → 𝑁 = sup((𝐴 “ (ℂ ∖ {0})), ℕ0, < ))
  3635breq1d 4796 . . 3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → (𝑁 < 𝑀 ↔ sup((𝐴 “ (ℂ ∖ {0})), ℕ0, < ) < 𝑀))
  3731, 36mtbird 314 . 2 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → ¬ 𝑁 < 𝑀)
  382nn0red 11554 . . 3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → 𝑀 ∈ ℝ)
  39 dgrcl 24209 . . . . . 6 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (deg‘𝐹) ∈ ℕ0)
  4032, 39syl5eqel 2854 . . . . 5 (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝑁 ∈ ℕ0)
  411, 40syl 17 . . . 4 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → 𝑁 ∈ ℕ0)
  4241nn0red 11554 . . 3 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → 𝑁 ∈ ℝ)
  4338, 42lenltd 10385 . 2 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → (𝑀𝑁 ↔ ¬ 𝑁 < 𝑀))
  4437, 43mpbird 247 1 ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴𝑀) ≠ 0) → 𝑀𝑁)
   Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 382   ∧ w3a 1071   = wceq 1631   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2943  ∀wral 3061  ∃wrex 3062   ∖ cdif 3720   ∪ cun 3721   ⊆ wss 3723  {csn 4316   class class class wbr 4786   Or wor 5169  ◡ccnv 5248  dom cdm 5249   “ cima 5252   Fn wfn 6026  ⟶wf 6027  ‘cfv 6031  supcsup 8502  ℂcc 10136  ℝcr 10137  0cc0 10138   < clt 10276   ≤ cle 10277  ℕ0cn0 11494  ℤcz 11579  Polycply 24160  coeffccoe 24162  degcdgr 24163 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4904  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-inf2 8702  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-1cn 10196  ax-icn 10197  ax-addcl 10198  ax-addrcl 10199  ax-mulcl 10200  ax-mulrcl 10201  ax-mulcom 10202  ax-addass 10203  ax-mulass 10204  ax-distr 10205  ax-i2m1 10206  ax-1ne0 10207  ax-1rid 10208  ax-rnegex 10209  ax-rrecex 10210  ax-cnre 10211  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213  ax-pre-ltadd 10214  ax-pre-mulgt0 10215  ax-pre-sup 10216  ax-addf 10217 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-fal 1637  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-se 5209  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-isom 6040  df-riota 6754  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-of 7044  df-om 7213  df-1st 7315  df-2nd 7316  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-1o 7713  df-oadd 7717  df-er 7896  df-map 8011  df-pm 8012  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113  df-sup 8504  df-inf 8505  df-oi 8571  df-card 8965  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-sub 10470  df-neg 10471  df-div 10887  df-nn 11223  df-2 11281  df-3 11282  df-n0 11495  df-z 11580  df-uz 11889  df-rp 12036  df-fz 12534  df-fzo 12674  df-fl 12801  df-seq 13009  df-exp 13068  df-hash 13322  df-cj 14047  df-re 14048  df-im 14049  df-sqrt 14183  df-abs 14184  df-clim 14427  df-rlim 14428  df-sum 14625  df-0p 23657  df-ply 24164  df-coe 24166  df-dgr 24167 This theorem is referenced by:  dgrub2  24211  coeidlem  24213  coeid3  24216  dgreq  24220  coemullem  24226  coemulhi  24230  coemulc  24231  dgreq0  24241  dgrlt  24242  dgradd2  24244  dgrmul  24246  vieta1lem2  24286  aannenlem2  24304
   Copyright terms: Public domain W3C validator
metadata: {"found_math": false, "script_math_tex": 0, "script_math_asciimath": 0, "math_annotations": 0, "math_alttext": 0, "mathml": 0, "mathjax_tag": 0, "mathjax_inline_tex": 0, "mathjax_display_tex": 0, "mathjax_asciimath": 0, "img_math": 0, "codecogs_latex": 0, "wp_latex": 0, "mimetex.cgi": 0, "/images/math/codecogs": 0, "mathtex.cgi": 0, "katex": 0, "math-container": 0, "wp-katex-eq": 0, "align": 0, "equation": 0, "x-ck12": 0, "texerror": 0}