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Theorem deg1pow

Description: Exact degree of a power of a polynomial in an integral domain. (Contributed by metakunt, 6-May-2025)

Ref Expression
Hypotheses deg1pow.1 φ R IDomn
deg1pow.2 φ F Base Poly 1 R
deg1pow.3 φ F 0 Poly 1 R
deg1pow.4 φ A 0
deg1pow.5 × ˙ = mulGrp Poly 1 R
deg1pow.6 D = deg 1 R
Assertion deg1pow φ D A × ˙ F = A D F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 deg1pow.1 φ R IDomn
2 deg1pow.2 φ F Base Poly 1 R
3 deg1pow.3 φ F 0 Poly 1 R
4 deg1pow.4 φ A 0
5 deg1pow.5 × ˙ = mulGrp Poly 1 R
6 deg1pow.6 D = deg 1 R
7 fvoveq1 x = 0 D x × ˙ F = D 0 × ˙ F
8 oveq1 x = 0 x D F = 0 D F
9 7 8 eqeq12d x = 0 D x × ˙ F = x D F D 0 × ˙ F = 0 D F
10 fvoveq1 x = y D x × ˙ F = D y × ˙ F
11 oveq1 x = y x D F = y D F
12 10 11 eqeq12d x = y D x × ˙ F = x D F D y × ˙ F = y D F
13 fvoveq1 x = y + 1 D x × ˙ F = D y + 1 × ˙ F
14 oveq1 x = y + 1 x D F = y + 1 D F
15 13 14 eqeq12d x = y + 1 D x × ˙ F = x D F D y + 1 × ˙ F = y + 1 D F
16 fvoveq1 x = A D x × ˙ F = D A × ˙ F
17 oveq1 x = A x D F = A D F
18 16 17 eqeq12d x = A D x × ˙ F = x D F D A × ˙ F = A D F
19 eqid mulGrp Poly 1 R = mulGrp Poly 1 R
20 eqid Base Poly 1 R = Base Poly 1 R
21 19 20 mgpbas Base Poly 1 R = Base mulGrp Poly 1 R
22 eqid 1 Poly 1 R = 1 Poly 1 R
23 19 22 ringidval 1 Poly 1 R = 0 mulGrp Poly 1 R
24 21 23 5 mulg0 F Base Poly 1 R 0 × ˙ F = 1 Poly 1 R
25 2 24 syl φ 0 × ˙ F = 1 Poly 1 R
26 25 fveq2d φ D 0 × ˙ F = D 1 Poly 1 R
27 isidom R IDomn R CRing R Domn
28 27 simprbi R IDomn R Domn
29 domnring R Domn R Ring
30 28 29 syl R IDomn R Ring
31 1 30 syl φ R Ring
32 eqid Poly 1 R = Poly 1 R
33 eqid algSc Poly 1 R = algSc Poly 1 R
34 eqid 1 R = 1 R
35 32 33 34 22 ply1scl1 R Ring algSc Poly 1 R 1 R = 1 Poly 1 R
36 31 35 syl φ algSc Poly 1 R 1 R = 1 Poly 1 R
37 36 eqcomd φ 1 Poly 1 R = algSc Poly 1 R 1 R
38 37 fveq2d φ D 1 Poly 1 R = D algSc Poly 1 R 1 R
39 eqid Base R = Base R
40 39 34 ringidcl R Ring 1 R Base R
41 31 40 syl φ 1 R Base R
42 1 28 syl φ R Domn
43 domnnzr R Domn R NzRing
44 42 43 syl φ R NzRing
45 eqid 0 R = 0 R
46 34 45 nzrnz R NzRing 1 R 0 R
47 44 46 syl φ 1 R 0 R
48 6 32 39 33 45 deg1scl R Ring 1 R Base R 1 R 0 R D algSc Poly 1 R 1 R = 0
49 31 41 47 48 syl3anc φ D algSc Poly 1 R 1 R = 0
50 38 49 eqtrd φ D 1 Poly 1 R = 0
51 26 50 eqtrd φ D 0 × ˙ F = 0
52 eqid 0 Poly 1 R = 0 Poly 1 R
53 6 32 52 20 deg1nn0cl R Ring F Base Poly 1 R F 0 Poly 1 R D F 0
54 31 2 3 53 syl3anc φ D F 0
55 54 nn0cnd φ D F
56 55 mul02d φ 0 D F = 0
57 56 eqcomd φ 0 = 0 D F
58 51 57 eqtrd φ D 0 × ˙ F = 0 D F
59 32 ply1idom R IDomn Poly 1 R IDomn
60 1 59 syl φ Poly 1 R IDomn
61 60 idomringd φ Poly 1 R Ring
62 61 adantr φ y 0 Poly 1 R Ring
63 62 adantr φ y 0 D y × ˙ F = y D F Poly 1 R Ring
64 19 ringmgp Poly 1 R Ring mulGrp Poly 1 R Mnd
65 63 64 syl φ y 0 D y × ˙ F = y D F mulGrp Poly 1 R Mnd
66 simplr φ y 0 D y × ˙ F = y D F y 0
67 2 ad2antrr φ y 0 D y × ˙ F = y D F F Base Poly 1 R
68 eqid + mulGrp Poly 1 R = + mulGrp Poly 1 R
69 21 5 68 mulgnn0p1 mulGrp Poly 1 R Mnd y 0 F Base Poly 1 R y + 1 × ˙ F = y × ˙ F + mulGrp Poly 1 R F
70 65 66 67 69 syl3anc φ y 0 D y × ˙ F = y D F y + 1 × ˙ F = y × ˙ F + mulGrp Poly 1 R F
71 70 fveq2d φ y 0 D y × ˙ F = y D F D y + 1 × ˙ F = D y × ˙ F + mulGrp Poly 1 R F
72 eqid Poly 1 R = Poly 1 R
73 19 72 mgpplusg Poly 1 R = + mulGrp Poly 1 R
74 73 eqcomi + mulGrp Poly 1 R = Poly 1 R
75 1 idomdomd φ R Domn
76 75 adantr φ y 0 R Domn
77 76 adantr φ y 0 D y × ˙ F = y D F R Domn
78 21 5 65 66 67 mulgnn0cld φ y 0 D y × ˙ F = y D F y × ˙ F Base Poly 1 R
79 60 adantr φ y 0 Poly 1 R IDomn
80 79 adantr φ y 0 D y × ˙ F = y D F Poly 1 R IDomn
81 3 ad2antrr φ y 0 D y × ˙ F = y D F F 0 Poly 1 R
82 80 67 81 66 5 idomnnzpownz φ y 0 D y × ˙ F = y D F y × ˙ F 0 Poly 1 R
83 6 32 20 74 52 77 78 82 67 81 deg1mul φ y 0 D y × ˙ F = y D F D y × ˙ F + mulGrp Poly 1 R F = D y × ˙ F + D F
84 simpr φ y 0 D y × ˙ F = y D F D y × ˙ F = y D F
85 84 oveq1d φ y 0 D y × ˙ F = y D F D y × ˙ F + D F = y D F + D F
86 66 nn0cnd φ y 0 D y × ˙ F = y D F y
87 55 ad2antrr φ y 0 D y × ˙ F = y D F D F
88 86 87 adddirp1d φ y 0 D y × ˙ F = y D F y + 1 D F = y D F + D F
89 88 eqcomd φ y 0 D y × ˙ F = y D F y D F + D F = y + 1 D F
90 85 89 eqtrd φ y 0 D y × ˙ F = y D F D y × ˙ F + D F = y + 1 D F
91 83 90 eqtrd φ y 0 D y × ˙ F = y D F D y × ˙ F + mulGrp Poly 1 R F = y + 1 D F
92 71 91 eqtrd φ y 0 D y × ˙ F = y D F D y + 1 × ˙ F = y + 1 D F
93 9 12 15 18 58 92 nn0indd φ A 0 D A × ˙ F = A D F
94 93 ex φ A 0 D A × ˙ F = A D F
95 4 94 mpd φ D A × ˙ F = A D F