Metamath Proof Explorer


Theorem aks6d1c1p2

Description: P and linear factors are introspective. (Contributed by metakunt, 25-Apr-2025)

Ref Expression
Hypotheses aks6d1c1p2.1 ⊢ ∼ ˙ = e f | e ∈ ℕ ∧ f ∈ B ∧ ∀ y ∈ V PrimRoots R e × ˙ O ⁡ f ⁡ y = O ⁡ f ⁡ e × ˙ y
aks6d1c1p2.2 ⊢ S = Poly 1 ⁡ K
aks6d1c1p2.3 ⊢ B = Base S
aks6d1c1p2.4 ⊢ X = var 1 ⁡ K
aks6d1c1p2.5 ⊢ W = mulGrp S
aks6d1c1p2.6 ⊢ V = mulGrp K
aks6d1c1p2.7 ⊢ × ˙ = ⋅ V
aks6d1c1p2.8 ⊢ C = algSc ⁡ S
aks6d1c1p2.9 ⊢ D = ⋅ W
aks6d1c1p2.10 ⊢ P = chr ⁡ K
aks6d1c1p2.11 ⊢ O = eval 1 ⁡ K
aks6d1c1p2.12 ⊢ + ˙ = + S
aks6d1c1p2.13 ⊢ φ → K ∈ Field
aks6d1c1p2.14 ⊢ φ → P ∈ ℙ
aks6d1c1p2.15 ⊢ φ → R ∈ ℕ
aks6d1c1p2.16 ⊢ φ → N gcd R = 1
aks6d1c1p2.17 ⊢ φ → P ∥ N
aks6d1c1p2.18 ⊢ F = X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A
aks6d1c1p2.19 ⊢ φ → A ∈ ℤ
Assertion aks6d1c1p2 ⊢ φ → P ∼ ˙ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 aks6d1c1p2.1 ⊢ ∼ ˙ = e f | e ∈ ℕ ∧ f ∈ B ∧ ∀ y ∈ V PrimRoots R e × ˙ O ⁡ f ⁡ y = O ⁡ f ⁡ e × ˙ y
2 aks6d1c1p2.2 ⊢ S = Poly 1 ⁡ K
3 aks6d1c1p2.3 ⊢ B = Base S
4 aks6d1c1p2.4 ⊢ X = var 1 ⁡ K
5 aks6d1c1p2.5 ⊢ W = mulGrp S
6 aks6d1c1p2.6 ⊢ V = mulGrp K
7 aks6d1c1p2.7 ⊢ × ˙ = ⋅ V
8 aks6d1c1p2.8 ⊢ C = algSc ⁡ S
9 aks6d1c1p2.9 ⊢ D = ⋅ W
10 aks6d1c1p2.10 ⊢ P = chr ⁡ K
11 aks6d1c1p2.11 ⊢ O = eval 1 ⁡ K
12 aks6d1c1p2.12 ⊢ + ˙ = + S
13 aks6d1c1p2.13 ⊢ φ → K ∈ Field
14 aks6d1c1p2.14 ⊢ φ → P ∈ ℙ
15 aks6d1c1p2.15 ⊢ φ → R ∈ ℕ
16 aks6d1c1p2.16 ⊢ φ → N gcd R = 1
17 aks6d1c1p2.17 ⊢ φ → P ∥ N
18 aks6d1c1p2.18 ⊢ F = X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A
19 aks6d1c1p2.19 ⊢ φ → A ∈ ℤ
20 isfld ⊢ K ∈ Field ↔ K ∈ DivRing ∧ K ∈ CRing
21 13 20 sylib ⊢ φ → K ∈ DivRing ∧ K ∈ CRing
22 21 simprd ⊢ φ → K ∈ CRing
23 6 crngmgp ⊢ K ∈ CRing → V ∈ CMnd
24 22 23 syl ⊢ φ → V ∈ CMnd
25 15 nnnn0d ⊢ φ → R ∈ ℕ 0
26 24 25 7 isprimroot ⊢ φ → y ∈ V PrimRoots R ↔ y ∈ Base V ∧ R × ˙ y = 0 V ∧ ∀ l ∈ ℕ 0 l × ˙ y = 0 V → R ∥ l
27 26 biimpd ⊢ φ → y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base V ∧ R × ˙ y = 0 V ∧ ∀ l ∈ ℕ 0 l × ˙ y = 0 V → R ∥ l
28 27 imp ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base V ∧ R × ˙ y = 0 V ∧ ∀ l ∈ ℕ 0 l × ˙ y = 0 V → R ∥ l
29 28 simp1d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base V
30 eqid ⊢ Base K = Base K
31 6 30 mgpbas ⊢ Base K = Base V
32 31 eqcomi ⊢ Base V = Base K
33 32 a1i ⊢ φ → Base V = Base K
34 33 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → Base V = Base K
35 34 eleq2d ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base V ↔ y ∈ Base K
36 29 35 mpbid ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base K
37 36 ex ⊢ φ → y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base K
38 18 a1i ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → F = X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A
39 38 fveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ F = O ⁡ X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A
40 39 fveq1d ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y
41 40 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P × ˙ O ⁡ F ⁡ y = P × ˙ O ⁡ X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y
42 22 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → K ∈ CRing
43 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → y ∈ Base K
44 crngring ⊢ K ∈ CRing → K ∈ Ring
45 4 2 3 vr1cl ⊢ K ∈ Ring → X ∈ B
46 42 44 45 3syl ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → X ∈ B
47 11 4 30 2 3 42 43 evl1vard ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → X ∈ B ∧ O ⁡ X ⁡ y = y
48 47 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ X ⁡ y = y
49 46 48 jca ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → X ∈ B ∧ O ⁡ X ⁡ y = y
50 22 44 syl ⊢ φ → K ∈ Ring
51 22 crngringd ⊢ φ → K ∈ Ring
52 eqid ⊢ ℤRHom ⁡ K = ℤRHom ⁡ K
53 52 zrhrhm ⊢ K ∈ Ring → ℤRHom ⁡ K ∈ ℤ ring RingHom K
54 rhmghm ⊢ ℤRHom ⁡ K ∈ ℤ ring RingHom K → ℤRHom ⁡ K ∈ ℤ ring GrpHom K
55 zringbas ⊢ ℤ = Base ℤ ring
56 55 30 ghmf ⊢ ℤRHom ⁡ K ∈ ℤ ring GrpHom K → ℤRHom ⁡ K : ℤ ⟶ Base K
57 51 53 54 56 4syl ⊢ φ → ℤRHom ⁡ K : ℤ ⟶ Base K
58 57 19 ffvelcdmd ⊢ φ → ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ Base K
59 2 8 30 3 ply1sclcl ⊢ K ∈ Ring ∧ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ Base K → C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B
60 50 58 59 syl2anc ⊢ φ → C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B
61 60 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B
62 58 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ Base K
63 11 2 30 8 3 42 62 43 evl1scad ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B ∧ O ⁡ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = ℤRHom ⁡ K ⁡ A
64 63 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = ℤRHom ⁡ K ⁡ A
65 61 64 jca ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B ∧ O ⁡ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = ℤRHom ⁡ K ⁡ A
66 eqid ⊢ + K = + K
67 11 2 30 3 42 43 49 65 12 66 evl1addd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B ∧ O ⁡ X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
68 67 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
69 68 oveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P × ˙ O ⁡ X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
70 41 69 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P × ˙ O ⁡ F ⁡ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
71 39 fveq1d ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ F ⁡ P × ˙ y = O ⁡ X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ P × ˙ y
72 eqid ⊢ Base V = Base V
73 6 ringmgp ⊢ K ∈ Ring → V ∈ Mnd
74 42 44 73 3syl ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → V ∈ Mnd
75 prmnn ⊢ P ∈ ℙ → P ∈ ℕ
76 14 75 syl ⊢ φ → P ∈ ℕ
77 76 nnnn0d ⊢ φ → P ∈ ℕ 0
78 77 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P ∈ ℕ 0
79 43 31 eleqtrdi ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → y ∈ Base V
80 72 7 74 78 79 mulgnn0cld ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P × ˙ y ∈ Base V
81 80 32 eleqtrdi ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P × ˙ y ∈ Base K
82 11 4 30 2 3 42 81 evl1vard ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → X ∈ B ∧ O ⁡ X ⁡ P × ˙ y = P × ˙ y
83 11 2 30 8 3 42 62 81 evl1scad ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B ∧ O ⁡ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ P × ˙ y = ℤRHom ⁡ K ⁡ A
84 83 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ P × ˙ y = ℤRHom ⁡ K ⁡ A
85 61 84 jca ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B ∧ O ⁡ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ P × ˙ y = ℤRHom ⁡ K ⁡ A
86 11 2 30 3 42 81 82 85 12 66 evl1addd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B ∧ O ⁡ X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ P × ˙ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
87 86 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ P × ˙ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
88 71 87 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ F ⁡ P × ˙ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
89 5 fveq2i ⊢ ⋅ W = ⋅ mulGrp S
90 9 89 eqtri ⊢ D = ⋅ mulGrp S
91 6 fveq2i ⊢ ⋅ V = ⋅ mulGrp K
92 7 91 eqtri ⊢ × ˙ = ⋅ mulGrp K
93 11 2 30 3 42 43 47 90 92 78 evl1expd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P D X ∈ B ∧ O ⁡ P D X ⁡ y = P × ˙ y
94 eqid ⊢ + S = + S
95 11 2 30 3 42 43 93 65 94 66 evl1addd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B ∧ O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
96 95 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
97 eqidd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
98 96 97 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
99 98 eqcomd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A = O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y
100 eqid ⊢ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A = C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A
101 2 4 94 5 9 8 100 10 22 14 19 ply1fermltlchr ⊢ φ → P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A = P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A
102 101 fveq2d ⊢ φ → O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A = O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A
103 102 fveq1d ⊢ φ → O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y
104 103 eqcomd ⊢ φ → O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y
105 104 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y
106 11 2 30 3 42 43 47 63 94 66 evl1addd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B ∧ O ⁡ X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
107 11 2 30 3 42 43 106 90 92 78 evl1expd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B ∧ O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
108 107 simprd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ P D X + S C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ⁡ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
109 99 105 108 3eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
110 88 109 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → O ⁡ F ⁡ P × ˙ y = P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A
111 110 eqcomd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P × ˙ y + K ℤRHom ⁡ K ⁡ A = O ⁡ F ⁡ P × ˙ y
112 70 111 eqtrd ⊢ φ ∧ y ∈ Base K → P × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ P × ˙ y
113 112 adantlr ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R ∧ y ∈ Base K → P × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ P × ˙ y
114 113 ex ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base K → P × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ P × ˙ y
115 114 ex ⊢ φ → y ∈ V PrimRoots R → y ∈ Base K → P × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ P × ˙ y
116 37 115 mpdd ⊢ φ → y ∈ V PrimRoots R → P × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ P × ˙ y
117 116 imp ⊢ φ ∧ y ∈ V PrimRoots R → P × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ P × ˙ y
118 117 ralrimiva ⊢ φ → ∀ y ∈ V PrimRoots R P × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ P × ˙ y
119 2 ply1crng ⊢ K ∈ CRing → S ∈ CRing
120 22 119 syl ⊢ φ → S ∈ CRing
121 crngring ⊢ S ∈ CRing → S ∈ Ring
122 120 121 syl ⊢ φ → S ∈ Ring
123 122 ringgrpd ⊢ φ → S ∈ Grp
124 51 45 syl ⊢ φ → X ∈ B
125 123 124 60 3jca ⊢ φ → S ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B
126 3 12 grpcl ⊢ S ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B → X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B
127 125 126 syl ⊢ φ → X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B
128 18 a1i ⊢ φ → F = X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A
129 128 eleq1d ⊢ φ → F ∈ B ↔ X + ˙ C ⁡ ℤRHom ⁡ K ⁡ A ∈ B
130 127 129 mpbird ⊢ φ → F ∈ B
131 1 130 76 aks6d1c1p1 ⊢ φ → P ∼ ˙ F ↔ ∀ y ∈ V PrimRoots R P × ˙ O ⁡ F ⁡ y = O ⁡ F ⁡ P × ˙ y
132 118 131 mpbird ⊢ φ → P ∼ ˙ F