Metamath Proof Explorer


Theorem 0dgrb

Description: A function has degree zero iff it is a constant function. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Jul-2014)

Ref Expression
Assertion 0dgrb ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 โ†” ๐น = ( โ„‚ ร— { ( ๐น โ€˜ 0 ) } ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqid โŠข ( coeff โ€˜ ๐น ) = ( coeff โ€˜ ๐น )
2 eqid โŠข ( deg โ€˜ ๐น ) = ( deg โ€˜ ๐น )
3 1 2 coeid โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ( deg โ€˜ ๐น ) ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
4 3 adantr โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โ†’ ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ( deg โ€˜ ๐น ) ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
5 simplr โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 )
6 5 oveq2d โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( 0 ... ( deg โ€˜ ๐น ) ) = ( 0 ... 0 ) )
7 6 sumeq1d โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ( deg โ€˜ ๐น ) ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... 0 ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
8 0z โŠข 0 โˆˆ โ„ค
9 exp0 โŠข ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐‘ง โ†‘ 0 ) = 1 )
10 9 adantl โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐‘ง โ†‘ 0 ) = 1 )
11 10 oveq2d โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ 0 ) ) = ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ยท 1 ) )
12 1 coef3 โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( coeff โ€˜ ๐น ) : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
13 0nn0 โŠข 0 โˆˆ โ„•0
14 ffvelcdm โŠข ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) : โ„•0 โŸถ โ„‚ โˆง 0 โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) โˆˆ โ„‚ )
15 12 13 14 sylancl โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) โˆˆ โ„‚ )
16 15 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) โˆˆ โ„‚ )
17 16 mulridd โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ยท 1 ) = ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) )
18 11 17 eqtrd โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ 0 ) ) = ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) )
19 18 16 eqeltrd โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ 0 ) ) โˆˆ โ„‚ )
20 fveq2 โŠข ( ๐‘˜ = 0 โ†’ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) )
21 oveq2 โŠข ( ๐‘˜ = 0 โ†’ ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) = ( ๐‘ง โ†‘ 0 ) )
22 20 21 oveq12d โŠข ( ๐‘˜ = 0 โ†’ ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ 0 ) ) )
23 22 fsum1 โŠข ( ( 0 โˆˆ โ„ค โˆง ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ 0 ) ) โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... 0 ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ 0 ) ) )
24 8 19 23 sylancr โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... 0 ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ 0 ) ) )
25 24 18 eqtrd โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... 0 ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) )
26 7 25 eqtrd โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ( deg โ€˜ ๐น ) ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) )
27 26 mpteq2dva โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ( deg โ€˜ ๐น ) ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ) )
28 4 27 eqtrd โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โ†’ ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) ) )
29 fconstmpt โŠข ( โ„‚ ร— { ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) } ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) )
30 28 29 eqtr4di โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โ†’ ๐น = ( โ„‚ ร— { ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) } ) )
31 30 fveq1d โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โ†’ ( ๐น โ€˜ 0 ) = ( ( โ„‚ ร— { ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) } ) โ€˜ 0 ) )
32 0cn โŠข 0 โˆˆ โ„‚
33 fvex โŠข ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) โˆˆ V
34 33 fvconst2 โŠข ( 0 โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( โ„‚ ร— { ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) } ) โ€˜ 0 ) = ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) )
35 32 34 ax-mp โŠข ( ( โ„‚ ร— { ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) } ) โ€˜ 0 ) = ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 )
36 31 35 eqtrdi โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โ†’ ( ๐น โ€˜ 0 ) = ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) )
37 36 sneqd โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โ†’ { ( ๐น โ€˜ 0 ) } = { ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) } )
38 37 xpeq2d โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โ†’ ( โ„‚ ร— { ( ๐น โ€˜ 0 ) } ) = ( โ„‚ ร— { ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ 0 ) } ) )
39 30 38 eqtr4d โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) โ†’ ๐น = ( โ„‚ ร— { ( ๐น โ€˜ 0 ) } ) )
40 39 ex โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 โ†’ ๐น = ( โ„‚ ร— { ( ๐น โ€˜ 0 ) } ) ) )
41 plyf โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ๐น : โ„‚ โŸถ โ„‚ )
42 ffvelcdm โŠข ( ( ๐น : โ„‚ โŸถ โ„‚ โˆง 0 โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ 0 ) โˆˆ โ„‚ )
43 41 32 42 sylancl โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( ๐น โ€˜ 0 ) โˆˆ โ„‚ )
44 0dgr โŠข ( ( ๐น โ€˜ 0 ) โˆˆ โ„‚ โ†’ ( deg โ€˜ ( โ„‚ ร— { ( ๐น โ€˜ 0 ) } ) ) = 0 )
45 43 44 syl โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( deg โ€˜ ( โ„‚ ร— { ( ๐น โ€˜ 0 ) } ) ) = 0 )
46 fveqeq2 โŠข ( ๐น = ( โ„‚ ร— { ( ๐น โ€˜ 0 ) } ) โ†’ ( ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 โ†” ( deg โ€˜ ( โ„‚ ร— { ( ๐น โ€˜ 0 ) } ) ) = 0 ) )
47 45 46 syl5ibrcom โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( ๐น = ( โ„‚ ร— { ( ๐น โ€˜ 0 ) } ) โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 ) )
48 40 47 impbid โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( ( deg โ€˜ ๐น ) = 0 โ†” ๐น = ( โ„‚ ร— { ( ๐น โ€˜ 0 ) } ) ) )