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Theorem mpaaeu

Description: An algebraic number has exactly one monic polynomial of the least degree. (Contributed by Stefan O'Rear, 25-Nov-2014)

Ref Expression
Assertion mpaaeu A𝔸∃!pPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qsscn
2 eldifi aPoly0𝑝aPoly
3 2 ad2antlr A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0aPoly
4 zssq
5 0z 0
6 4 5 sselii 0
7 eqid coeffa=coeffa
8 7 coef2 aPoly0coeffa:0
9 3 6 8 sylancl A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0coeffa:0
10 dgrcl aPolydega0
11 3 10 syl A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0dega0
12 9 11 ffvelcdmd A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0coeffadega
13 eldifsni aPoly0𝑝a0𝑝
14 13 ad2antlr A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0a0𝑝
15 eqid dega=dega
16 15 7 dgreq0 aPolya=0𝑝coeffadega=0
17 16 necon3bid aPolya0𝑝coeffadega0
18 3 17 syl A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0a0𝑝coeffadega0
19 14 18 mpbid A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0coeffadega0
20 qreccl coeffadegacoeffadega01coeffadega
21 12 19 20 syl2anc A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=01coeffadega
22 plyconst 1coeffadega×1coeffadegaPoly
23 1 21 22 sylancr A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0×1coeffadegaPoly
24 simpl ×1coeffadegaPolyaPoly×1coeffadegaPoly
25 simpr ×1coeffadegaPolyaPolyaPoly
26 qaddcl bcb+c
27 26 adantl ×1coeffadegaPolyaPolybcb+c
28 qmulcl bcbc
29 28 adantl ×1coeffadegaPolyaPolybcbc
30 24 25 27 29 plymul ×1coeffadegaPolyaPoly×1coeffadega×faPoly
31 23 3 30 syl2anc A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0×1coeffadega×faPoly
32 7 coef3 aPolycoeffa:0
33 3 32 syl A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0coeffa:0
34 33 11 ffvelcdmd A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0coeffadega
35 34 19 reccld A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=01coeffadega
36 34 19 recne0d A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=01coeffadega0
37 dgrmulc 1coeffadega1coeffadega0aPolydeg×1coeffadega×fa=dega
38 35 36 3 37 syl3anc A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0deg×1coeffadega×fa=dega
39 simprl A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0dega=deg𝔸A
40 38 39 eqtrd A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0deg×1coeffadega×fa=deg𝔸A
41 aacn A𝔸A
42 41 ad2antrr A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0A
43 ovex 1coeffadegaV
44 fnconstg 1coeffadegaV×1coeffadegaFn
45 43 44 mp1i A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0×1coeffadegaFn
46 plyf aPolya:
47 ffn a:aFn
48 3 46 47 3syl A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0aFn
49 cnex V
50 49 a1i A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0V
51 inidm =
52 43 fvconst2 A×1coeffadegaA=1coeffadega
53 52 adantl A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0A×1coeffadegaA=1coeffadega
54 simplrr A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0AaA=0
55 45 48 50 50 51 53 54 ofval A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0A×1coeffadega×faA=1coeffadega0
56 42 55 mpdan A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0×1coeffadega×faA=1coeffadega0
57 35 mul01d A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=01coeffadega0=0
58 56 57 eqtrd A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0×1coeffadega×faA=0
59 coemulc 1coeffadegaaPolycoeff×1coeffadega×fa=0×1coeffadega×fcoeffa
60 35 3 59 syl2anc A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0coeff×1coeffadega×fa=0×1coeffadega×fcoeffa
61 60 fveq1d A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0coeff×1coeffadega×fadeg𝔸A=0×1coeffadega×fcoeffadeg𝔸A
62 dgraacl A𝔸deg𝔸A
63 62 ad2antrr A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0deg𝔸A
64 63 nnnn0d A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0deg𝔸A0
65 fnconstg 1coeffadegaV0×1coeffadegaFn0
66 43 65 mp1i A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=00×1coeffadegaFn0
67 33 ffnd A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0coeffaFn0
68 nn0ex 0V
69 68 a1i A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=00V
70 inidm 00=0
71 43 fvconst2 deg𝔸A00×1coeffadegadeg𝔸A=1coeffadega
72 71 adantl A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0deg𝔸A00×1coeffadegadeg𝔸A=1coeffadega
73 simplrl A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0deg𝔸A0dega=deg𝔸A
74 73 eqcomd A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0deg𝔸A0deg𝔸A=dega
75 74 fveq2d A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0deg𝔸A0coeffadeg𝔸A=coeffadega
76 66 67 69 69 70 72 75 ofval A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0deg𝔸A00×1coeffadega×fcoeffadeg𝔸A=1coeffadegacoeffadega
77 64 76 mpdan A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=00×1coeffadega×fcoeffadeg𝔸A=1coeffadegacoeffadega
78 34 19 recid2d A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=01coeffadegacoeffadega=1
79 61 77 78 3eqtrd A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0coeff×1coeffadega×fadeg𝔸A=1
80 fveqeq2 p=×1coeffadega×fadegp=deg𝔸Adeg×1coeffadega×fa=deg𝔸A
81 fveq1 p=×1coeffadega×fapA=×1coeffadega×faA
82 81 eqeq1d p=×1coeffadega×fapA=0×1coeffadega×faA=0
83 fveq2 p=×1coeffadega×facoeffp=coeff×1coeffadega×fa
84 83 fveq1d p=×1coeffadega×facoeffpdeg𝔸A=coeff×1coeffadega×fadeg𝔸A
85 84 eqeq1d p=×1coeffadega×facoeffpdeg𝔸A=1coeff×1coeffadega×fadeg𝔸A=1
86 80 82 85 3anbi123d p=×1coeffadega×fadegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1deg×1coeffadega×fa=deg𝔸A×1coeffadega×faA=0coeff×1coeffadega×fadeg𝔸A=1
87 86 rspcev ×1coeffadega×faPolydeg×1coeffadega×fa=deg𝔸A×1coeffadega×faA=0coeff×1coeffadega×fadeg𝔸A=1pPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1
88 31 40 58 79 87 syl13anc A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0pPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1
89 dgraalem A𝔸deg𝔸AaPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0
90 89 simprd A𝔸aPoly0𝑝dega=deg𝔸AaA=0
91 88 90 r19.29a A𝔸pPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1
92 simp2 degp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1pA=0
93 simp2 dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1aA=0
94 92 93 anim12i degp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1pA=0aA=0
95 plyf pPolyp:
96 95 ffnd pPolypFn
97 96 ad2antrr pPolyaPolypA=0aA=0pFn
98 46 ffnd aPolyaFn
99 98 ad2antlr pPolyaPolypA=0aA=0aFn
100 49 a1i pPolyaPolypA=0aA=0V
101 simplrl pPolyaPolypA=0aA=0ApA=0
102 simplrr pPolyaPolypA=0aA=0AaA=0
103 97 99 100 100 51 101 102 ofval pPolyaPolypA=0aA=0ApfaA=00
104 41 103 sylan2 pPolyaPolypA=0aA=0A𝔸pfaA=00
105 0m0e0 00=0
106 104 105 eqtrdi pPolyaPolypA=0aA=0A𝔸pfaA=0
107 106 ex pPolyaPolypA=0aA=0A𝔸pfaA=0
108 94 107 sylan2 pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1A𝔸pfaA=0
109 108 com12 A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1pfaA=0
110 109 impl A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1pfaA=0
111 simpll A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1A𝔸
112 simpl pPolyaPolypPoly
113 simpr pPolyaPolyaPoly
114 26 adantl pPolyaPolybcb+c
115 28 adantl pPolyaPolybcbc
116 1z 1
117 zq 11
118 qnegcl 11
119 116 117 118 mp2b 1
120 119 a1i pPolyaPoly1
121 112 113 114 115 120 plysub pPolyaPolypfaPoly
122 121 ad2antlr A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1pfaPoly
123 simplrl A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1pPoly
124 simplrr A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1aPoly
125 simprr1 A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1dega=deg𝔸A
126 simprl1 A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1degp=deg𝔸A
127 125 126 eqtr4d A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1dega=degp
128 62 ad2antrr A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1deg𝔸A
129 126 128 eqeltrd A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1degp
130 simprl3 A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1coeffpdeg𝔸A=1
131 126 fveq2d A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1coeffpdegp=coeffpdeg𝔸A
132 126 fveq2d A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1coeffadegp=coeffadeg𝔸A
133 simprr3 A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1coeffadeg𝔸A=1
134 132 133 eqtrd A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1coeffadegp=1
135 130 131 134 3eqtr4d A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1coeffpdegp=coeffadegp
136 eqid degp=degp
137 136 dgrsub2 pPolyaPolydega=degpdegpcoeffpdegp=coeffadegpdegpfa<degp
138 123 124 127 129 135 137 syl23anc A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1degpfa<degp
139 138 126 breqtrd A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1degpfa<deg𝔸A
140 dgraa0p A𝔸pfaPolydegpfa<deg𝔸ApfaA=0pfa=0𝑝
141 111 122 139 140 syl3anc A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1pfaA=0pfa=0𝑝
142 110 141 mpbid A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1pfa=0𝑝
143 df-0p 0𝑝=×0
144 142 143 eqtrdi A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1pfa=×0
145 ofsubeq0 Vp:a:pfa=×0p=a
146 49 145 mp3an1 p:a:pfa=×0p=a
147 95 46 146 syl2an pPolyaPolypfa=×0p=a
148 147 ad2antlr A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1pfa=×0p=a
149 144 148 mpbid A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1p=a
150 149 ex A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1p=a
151 150 ralrimivva A𝔸pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1p=a
152 fveqeq2 p=adegp=deg𝔸Adega=deg𝔸A
153 fveq1 p=apA=aA
154 153 eqeq1d p=apA=0aA=0
155 fveq2 p=acoeffp=coeffa
156 155 fveq1d p=acoeffpdeg𝔸A=coeffadeg𝔸A
157 156 eqeq1d p=acoeffpdeg𝔸A=1coeffadeg𝔸A=1
158 152 154 157 3anbi123d p=adegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1
159 158 reu4 ∃!pPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1pPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1pPolyaPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1dega=deg𝔸AaA=0coeffadeg𝔸A=1p=a
160 91 151 159 sylanbrc A𝔸∃!pPolydegp=deg𝔸ApA=0coeffpdeg𝔸A=1