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Theorem dgrle 20163
Description: Given an explicit expression for a polynomial, the degree is at most the highest term in the sum. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
dgrle.1  |-  ( ph  ->  F  e.  (Poly `  S ) )
dgrle.2  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
dgrle.3  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... N
) )  ->  A  e.  CC )
dgrle.4  |-  ( ph  ->  F  =  ( z  e.  CC  |->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( A  x.  ( z ^ k
) ) ) )
Assertion
Ref Expression
dgrle  |-  ( ph  ->  (deg `  F )  <_  N )
Distinct variable groups:    z, A    z, k, N    ph, k, z
Allowed substitution hints:    A( k)    S( z, k)    F( z, k)

Proof of Theorem dgrle
Dummy variable  m is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dgrle.1 . 2  |-  ( ph  ->  F  e.  (Poly `  S ) )
2 dgrle.2 . 2  |-  ( ph  ->  N  e.  NN0 )
3 dgrle.3 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  k  e.  ( 0 ... N
) )  ->  A  e.  CC )
4 dgrle.4 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  F  =  ( z  e.  CC  |->  sum_ k  e.  ( 0 ... N
) ( A  x.  ( z ^ k
) ) ) )
51, 2, 3, 4coeeq2 20162 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  (coeff `  F )  =  ( k  e. 
NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) )
65ad2antrr 708 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0 )  /\  -.  m  <_  N )  -> 
(coeff `  F )  =  ( k  e. 
NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) )
76fveq1d 5731 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0 )  /\  -.  m  <_  N )  -> 
( (coeff `  F
) `  m )  =  ( ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  m ) )
8 nfcv 2573 . . . . . . . . . 10  |-  F/_ k
m
9 nfv 1630 . . . . . . . . . . 11  |-  F/ k  -.  m  <_  N
10 nffvmpt1 5737 . . . . . . . . . . . 12  |-  F/_ k
( ( k  e. 
NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `
 m )
1110nfeq1 2582 . . . . . . . . . . 11  |-  F/ k ( ( k  e. 
NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `
 m )  =  0
129, 11nfim 1833 . . . . . . . . . 10  |-  F/ k ( -.  m  <_  N  ->  ( ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  m )  =  0 )
13 breq1 4216 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  =  m  ->  (
k  <_  N  <->  m  <_  N ) )
1413notbid 287 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  m  ->  ( -.  k  <_  N  <->  -.  m  <_  N ) )
15 fveq2 5729 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  =  m  ->  (
( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  k )  =  ( ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  m ) )
1615eqeq1d 2445 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  m  ->  (
( ( k  e. 
NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `
 k )  =  0  <->  ( ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  m )  =  0 ) )
1714, 16imbi12d 313 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  m  ->  (
( -.  k  <_  N  ->  ( ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  k )  =  0 )  <->  ( -.  m  <_  N  ->  (
( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  m )  =  0 ) ) )
18 iffalse 3747 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( -.  k  <_  N  ->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 )  =  0 )
1918fveq2d 5733 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( -.  k  <_  N  ->  (  _I  `  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) )  =  (  _I 
`  0 ) )
20 0cn 9085 . . . . . . . . . . . . 13  |-  0  e.  CC
21 fvi 5784 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( 0  e.  CC  ->  (  _I  `  0 )  =  0 )
2220, 21ax-mp 8 . . . . . . . . . . . 12  |-  (  _I 
`  0 )  =  0
2319, 22syl6eq 2485 . . . . . . . . . . 11  |-  ( -.  k  <_  N  ->  (  _I  `  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) )  =  0 )
24 eqid 2437 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) )  =  ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) )
2524fvmpt2i 5812 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  k )  =  (  _I  `  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) )
2625eqeq1d 2445 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ( ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  k )  =  0  <->  (  _I  `  if ( k  <_  N ,  A , 
0 ) )  =  0 ) )
2723, 26syl5ibr 214 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( -.  k  <_  N  ->  ( ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  k )  =  0 ) )
288, 12, 17, 27vtoclgaf 3017 . . . . . . . . 9  |-  ( m  e.  NN0  ->  ( -.  m  <_  N  ->  ( ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  m )  =  0 ) )
2928imp 420 . . . . . . . 8  |-  ( ( m  e.  NN0  /\  -.  m  <_  N )  ->  ( ( k  e.  NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `  m )  =  0 )
3029adantll 696 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0 )  /\  -.  m  <_  N )  -> 
( ( k  e. 
NN0  |->  if ( k  <_  N ,  A ,  0 ) ) `
 m )  =  0 )
317, 30eqtrd 2469 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  m  e.  NN0 )  /\  -.  m  <_  N )  -> 
( (coeff `  F
) `  m )  =  0 )
3231ex 425 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  m  e.  NN0 )  ->  ( -.  m  <_  N  ->  (
(coeff `  F ) `  m )  =  0 ) )
3332necon1ad 2672 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  m  e.  NN0 )  ->  ( (
(coeff `  F ) `  m )  =/=  0  ->  m  <_  N )
)
3433ralrimiva 2790 . . 3  |-  ( ph  ->  A. m  e.  NN0  ( ( (coeff `  F ) `  m
)  =/=  0  ->  m  <_  N ) )
35 eqid 2437 . . . . . 6  |-  (coeff `  F )  =  (coeff `  F )
3635coef3 20152 . . . . 5  |-  ( F  e.  (Poly `  S
)  ->  (coeff `  F
) : NN0 --> CC )
371, 36syl 16 . . . 4  |-  ( ph  ->  (coeff `  F ) : NN0 --> CC )
38 plyco0 20112 . . . 4  |-  ( ( N  e.  NN0  /\  (coeff `  F ) : NN0 --> CC )  -> 
( ( (coeff `  F ) " ( ZZ>=
`  ( N  + 
1 ) ) )  =  { 0 }  <->  A. m  e.  NN0  ( ( (coeff `  F ) `  m
)  =/=  0  ->  m  <_  N ) ) )
392, 37, 38syl2anc 644 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( (coeff `  F ) " ( ZZ>=
`  ( N  + 
1 ) ) )  =  { 0 }  <->  A. m  e.  NN0  ( ( (coeff `  F ) `  m
)  =/=  0  ->  m  <_  N ) ) )
4034, 39mpbird 225 . 2  |-  ( ph  ->  ( (coeff `  F
) " ( ZZ>= `  ( N  +  1
) ) )  =  { 0 } )
41 eqid 2437 . . 3  |-  (deg `  F )  =  (deg
`  F )
4235, 41dgrlb 20156 . 2  |-  ( ( F  e.  (Poly `  S )  /\  N  e.  NN0  /\  ( (coeff `  F ) " ( ZZ>=
`  ( N  + 
1 ) ) )  =  { 0 } )  ->  (deg `  F
)  <_  N )
431, 2, 40, 42syl3anc 1185 1  |-  ( ph  ->  (deg `  F )  <_  N )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 178    /\ wa 360    = wceq 1653    e. wcel 1726    =/= wne 2600   A.wral 2706   ifcif 3740   {csn 3815   class class class wbr 4213    e. cmpt 4267    _I cid 4494   "cima 4882   -->wf 5451   ` cfv 5455  (class class class)co 6082   CCcc 8989   0cc0 8991   1c1 8992    + caddc 8994    x. cmul 8996    <_ cle 9122   NN0cn0 10222   ZZ>=cuz 10489   ...cfz 11044   ^cexp 11383   sum_csu 12480  Polycply 20104  coeffccoe 20106  degcdgr 20107
This theorem is referenced by:  dgreq  20164  0dgr  20165  coeaddlem  20168  coemullem  20169  taylply2  20285
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2418  ax-rep 4321  ax-sep 4331  ax-nul 4339  ax-pow 4378  ax-pr 4404  ax-un 4702  ax-inf2 7597  ax-cnex 9047  ax-resscn 9048  ax-1cn 9049  ax-icn 9050  ax-addcl 9051  ax-addrcl 9052  ax-mulcl 9053  ax-mulrcl 9054  ax-mulcom 9055  ax-addass 9056  ax-mulass 9057  ax-distr 9058  ax-i2m1 9059  ax-1ne0 9060  ax-1rid 9061  ax-rnegex 9062  ax-rrecex 9063  ax-cnre 9064  ax-pre-lttri 9065  ax-pre-lttrn 9066  ax-pre-ltadd 9067  ax-pre-mulgt0 9068  ax-pre-sup 9069  ax-addf 9070
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2286  df-mo 2287  df-clab 2424  df-cleq 2430  df-clel 2433  df-nfc 2562  df-ne 2602  df-nel 2603  df-ral 2711  df-rex 2712  df-reu 2713  df-rmo 2714  df-rab 2715  df-v 2959  df-sbc 3163  df-csb 3253  df-dif 3324  df-un 3326  df-in 3328  df-ss 3335  df-pss 3337  df-nul 3630  df-if 3741  df-pw 3802  df-sn 3821  df-pr 3822  df-tp 3823  df-op 3824  df-uni 4017  df-int 4052  df-iun 4096  df-br 4214  df-opab 4268  df-mpt 4269  df-tr 4304  df-eprel 4495  df-id 4499  df-po 4504  df-so 4505  df-fr 4542  df-se 4543  df-we 4544  df-ord 4585  df-on 4586  df-lim 4587  df-suc 4588  df-om 4847  df-xp 4885  df-rel 4886  df-cnv 4887  df-co 4888  df-dm 4889  df-rn 4890  df-res 4891  df-ima 4892  df-iota 5419  df-fun 5457  df-fn 5458  df-f 5459  df-f1 5460  df-fo 5461  df-f1o 5462  df-fv 5463  df-isom 5464  df-ov 6085  df-oprab 6086  df-mpt2 6087  df-of 6306  df-1st 6350  df-2nd 6351  df-riota 6550  df-recs 6634  df-rdg 6669  df-1o 6725  df-oadd 6729  df-er 6906  df-map 7021  df-pm 7022  df-en 7111  df-dom 7112  df-sdom 7113  df-fin 7114  df-sup 7447  df-oi 7480  df-card 7827  df-pnf 9123  df-mnf 9124  df-xr 9125  df-ltxr 9126  df-le 9127  df-sub 9294  df-neg 9295  df-div 9679  df-nn 10002  df-2 10059  df-3 10060  df-n0 10223  df-z 10284  df-uz 10490  df-rp 10614  df-fz 11045  df-fzo 11137  df-fl 11203  df-seq 11325  df-exp 11384  df-hash 11620  df-cj 11905  df-re 11906  df-im 11907  df-sqr 12041  df-abs 12042  df-clim 12283  df-rlim 12284  df-sum 12481  df-0p 19563  df-ply 20108  df-coe 20110  df-dgr 20111
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