Metamath Proof Explorer


Theorem aks6d1c5

Description: Claim 5 of Theorem 6.1 https://www3.nd.edu/%7eandyp/notes/AKS.pdf . The mapping defined by G is injective. (Contributed by metakunt, 5-May-2025)

Ref Expression
Hypotheses aks6d1p5.1 φ K Field
aks6d1p5.2 φ P
aks6d1c5.3 P = chr K
aks6d1c5.4 φ A 0
aks6d1c5.5 φ A < P
aks6d1c5.6 X = var 1 K
aks6d1c5.7 × ˙ = mulGrp Poly 1 K
aks6d1c5.8 G = g 0 0 A mulGrp Poly 1 K i = 0 A g i × ˙ X + Poly 1 K algSc Poly 1 K ℤRHom K i
Assertion aks6d1c5 φ G : 0 0 A 1-1 Base Poly 1 K

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 aks6d1p5.1 φ K Field
2 aks6d1p5.2 φ P
3 aks6d1c5.3 P = chr K
4 aks6d1c5.4 φ A 0
5 aks6d1c5.5 φ A < P
6 aks6d1c5.6 X = var 1 K
7 aks6d1c5.7 × ˙ = mulGrp Poly 1 K
8 aks6d1c5.8 G = g 0 0 A mulGrp Poly 1 K i = 0 A g i × ˙ X + Poly 1 K algSc Poly 1 K ℤRHom K i
9 eqid Base mulGrp Poly 1 K = Base mulGrp Poly 1 K
10 1 fldcrngd φ K CRing
11 eqid Poly 1 K = Poly 1 K
12 11 ply1crng K CRing Poly 1 K CRing
13 10 12 syl φ Poly 1 K CRing
14 eqid mulGrp Poly 1 K = mulGrp Poly 1 K
15 14 crngmgp Poly 1 K CRing mulGrp Poly 1 K CMnd
16 13 15 syl φ mulGrp Poly 1 K CMnd
17 16 adantr φ g 0 0 A mulGrp Poly 1 K CMnd
18 fzfid φ g 0 0 A 0 A Fin
19 17 cmnmndd φ g 0 0 A mulGrp Poly 1 K Mnd
20 19 adantr φ g 0 0 A i 0 A mulGrp Poly 1 K Mnd
21 nn0ex 0 V
22 21 a1i φ 0 V
23 ovexd φ 0 A V
24 22 23 elmapd φ g 0 0 A g : 0 A 0
25 24 biimpd φ g 0 0 A g : 0 A 0
26 25 imp φ g 0 0 A g : 0 A 0
27 26 ffvelcdmda φ g 0 0 A i 0 A g i 0
28 13 crngringd φ Poly 1 K Ring
29 28 ringcmnd φ Poly 1 K CMnd
30 cmnmnd Poly 1 K CMnd Poly 1 K Mnd
31 29 30 syl φ Poly 1 K Mnd
32 31 adantr φ g 0 0 A Poly 1 K Mnd
33 32 adantr φ g 0 0 A i 0 A Poly 1 K Mnd
34 10 crngringd φ K Ring
35 34 adantr φ g 0 0 A K Ring
36 35 adantr φ g 0 0 A i 0 A K Ring
37 eqid Base Poly 1 K = Base Poly 1 K
38 6 11 37 vr1cl K Ring X Base Poly 1 K
39 36 38 syl φ g 0 0 A i 0 A X Base Poly 1 K
40 simpl φ g 0 0 A i 0 A φ g 0 0 A
41 elfzelz i 0 A i
42 41 adantl φ g 0 0 A i 0 A i
43 40 42 jca φ g 0 0 A i 0 A φ g 0 0 A i
44 eqid ℤRHom K = ℤRHom K
45 44 zrhrhm K Ring ℤRHom K ring RingHom K
46 zringbas = Base ring
47 eqid Base K = Base K
48 46 47 rhmf ℤRHom K ring RingHom K ℤRHom K : Base K
49 45 48 syl K Ring ℤRHom K : Base K
50 35 49 syl φ g 0 0 A ℤRHom K : Base K
51 50 ffvelcdmda φ g 0 0 A i ℤRHom K i Base K
52 43 51 syl φ g 0 0 A i 0 A ℤRHom K i Base K
53 eqid algSc Poly 1 K = algSc Poly 1 K
54 11 53 47 37 ply1sclcl K Ring ℤRHom K i Base K algSc Poly 1 K ℤRHom K i Base Poly 1 K
55 36 52 54 syl2anc φ g 0 0 A i 0 A algSc Poly 1 K ℤRHom K i Base Poly 1 K
56 eqid + Poly 1 K = + Poly 1 K
57 37 56 mndcl Poly 1 K Mnd X Base Poly 1 K algSc Poly 1 K ℤRHom K i Base Poly 1 K X + Poly 1 K algSc Poly 1 K ℤRHom K i Base Poly 1 K
58 33 39 55 57 syl3anc φ g 0 0 A i 0 A X + Poly 1 K algSc Poly 1 K ℤRHom K i Base Poly 1 K
59 14 37 mgpbas Base Poly 1 K = Base mulGrp Poly 1 K
60 59 a1i φ g 0 0 A i 0 A Base Poly 1 K = Base mulGrp Poly 1 K
61 58 60 eleqtrd φ g 0 0 A i 0 A X + Poly 1 K algSc Poly 1 K ℤRHom K i Base mulGrp Poly 1 K
62 9 7 20 27 61 mulgnn0cld φ g 0 0 A i 0 A g i × ˙ X + Poly 1 K algSc Poly 1 K ℤRHom K i Base mulGrp Poly 1 K
63 62 ralrimiva φ g 0 0 A i 0 A g i × ˙ X + Poly 1 K algSc Poly 1 K ℤRHom K i Base mulGrp Poly 1 K
64 9 17 18 63 gsummptcl φ g 0 0 A mulGrp Poly 1 K i = 0 A g i × ˙ X + Poly 1 K algSc Poly 1 K ℤRHom K i Base mulGrp Poly 1 K
65 59 eqcomi Base mulGrp Poly 1 K = Base Poly 1 K
66 65 a1i φ g 0 0 A Base mulGrp Poly 1 K = Base Poly 1 K
67 64 66 eleqtrd φ g 0 0 A mulGrp Poly 1 K i = 0 A g i × ˙ X + Poly 1 K algSc Poly 1 K ℤRHom K i Base Poly 1 K
68 67 8 fmptd φ G : 0 0 A Base Poly 1 K
69 eqidd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y 0 K = 0 K
70 simpr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y x y
71 70 neneqd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y ¬ x = y
72 simp-4r φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y x 0 0 A
73 21 a1i φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y 0 V
74 ovexd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y 0 A V
75 73 74 elmapd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y x 0 0 A x : 0 A 0
76 72 75 mpbid φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y x : 0 A 0
77 ffn x : 0 A 0 x Fn 0 A
78 76 77 syl φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y x Fn 0 A
79 simpllr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y y 0 0 A
80 73 74 elmapd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y y 0 0 A y : 0 A 0
81 79 80 mpbid φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y y : 0 A 0
82 ffn y : 0 A 0 y Fn 0 A
83 81 82 syl φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y y Fn 0 A
84 eqfnfv2 x Fn 0 A y Fn 0 A x = y 0 A = 0 A z 0 A x z = y z
85 78 83 84 syl2anc φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y x = y 0 A = 0 A z 0 A x z = y z
86 85 notbid φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y ¬ x = y ¬ 0 A = 0 A z 0 A x z = y z
87 86 biimpd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y ¬ x = y ¬ 0 A = 0 A z 0 A x z = y z
88 71 87 mpd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y ¬ 0 A = 0 A z 0 A x z = y z
89 ianor ¬ 0 A = 0 A z 0 A x z = y z ¬ 0 A = 0 A ¬ z 0 A x z = y z
90 88 89 sylib φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y ¬ 0 A = 0 A ¬ z 0 A x z = y z
91 eqidd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y 0 A = 0 A
92 91 notnotd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y ¬ ¬ 0 A = 0 A
93 90 92 orcnd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y ¬ z 0 A x z = y z
94 rexnal z 0 A ¬ x z = y z ¬ z 0 A x z = y z
95 93 94 sylibr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A ¬ x z = y z
96 df-ne x z y z ¬ x z = y z
97 96 rexbii z 0 A x z y z z 0 A ¬ x z = y z
98 95 97 sylibr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z y z
99 simpl φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z y z φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y
100 simprl φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z y z z 0 A
101 simprr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z y z x z y z
102 99 100 101 jca31 φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z y z φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z y z
103 75 biimpd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y x 0 0 A x : 0 A 0
104 72 103 mpd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y x : 0 A 0
105 104 ffvelcdmda φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z 0
106 105 nn0red φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z
107 80 biimpd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y y 0 0 A y : 0 A 0
108 79 107 mpd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y y : 0 A 0
109 108 ffvelcdmda φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z 0
110 109 nn0red φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z
111 106 110 lttri2d φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z y z x z < y z y z < x z
112 1 ad6antr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z K Field
113 2 ad6antr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z P
114 4 ad6antr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z A 0
115 5 ad6antr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z A < P
116 72 ad2antrr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z x 0 0 A
117 79 ad2antrr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z y 0 0 A
118 simp-4r φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z G x = G y
119 simplr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z z 0 A
120 simpr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z x z < y z
121 112 113 3 114 115 6 7 8 116 117 118 119 120 aks6d1c5lem2 φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z 0 K 0 K
122 1 ad6antr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z K Field
123 2 ad6antr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z P
124 4 ad6antr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z A 0
125 5 ad6antr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z A < P
126 79 ad2antrr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z y 0 0 A
127 72 ad2antrr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z x 0 0 A
128 simp-4r φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z G x = G y
129 128 eqcomd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z G y = G x
130 simplr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z z 0 A
131 simpr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z y z < x z
132 122 123 3 124 125 6 7 8 126 127 129 130 131 aks6d1c5lem2 φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A y z < x z 0 K 0 K
133 121 132 jaodan φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z y z < x z 0 K 0 K
134 133 ex φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z < y z y z < x z 0 K 0 K
135 111 134 sylbid φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z y z 0 K 0 K
136 135 imp φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z y z 0 K 0 K
137 102 136 syl φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y z 0 A x z y z 0 K 0 K
138 98 137 rexlimddv φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y 0 K 0 K
139 138 neneqd φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x y ¬ 0 K = 0 K
140 69 139 pm2.65da φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y ¬ x y
141 df-ne x y ¬ x = y
142 141 notbii ¬ x y ¬ ¬ x = y
143 140 142 sylib φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y ¬ ¬ x = y
144 notnotb x = y ¬ ¬ x = y
145 143 144 sylibr φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x = y
146 145 ex φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x = y
147 146 ralrimiva φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x = y
148 147 ralrimiva φ x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x = y
149 68 148 jca φ G : 0 0 A Base Poly 1 K x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x = y
150 dff13 G : 0 0 A 1-1 Base Poly 1 K G : 0 0 A Base Poly 1 K x 0 0 A y 0 0 A G x = G y x = y
151 149 150 sylibr φ G : 0 0 A 1-1 Base Poly 1 K