Metamath Proof Explorer


Theorem coe1termlem

Description: The coefficient function of a monomial. (Contributed by Mario Carneiro, 26-Jul-2014) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014)

Ref Expression
Hypothesis coe1term.1 โŠข ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐ด ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘ ) ) )
Assertion coe1termlem ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โˆง ( ๐ด โ‰  0 โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) = ๐‘ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 coe1term.1 โŠข ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ( ๐ด ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘ ) ) )
2 ssid โŠข โ„‚ โІ โ„‚
3 1 ply1term โŠข ( ( โ„‚ โІ โ„‚ โˆง ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ โ„‚ ) )
4 2 3 mp3an1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ โ„‚ ) )
5 simpr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
6 simpl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
7 0cn โŠข 0 โˆˆ โ„‚
8 ifcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง 0 โˆˆ โ„‚ ) โ†’ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) โˆˆ โ„‚ )
9 6 7 8 sylancl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) โˆˆ โ„‚ )
10 9 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) โˆˆ โ„‚ )
11 10 fmpttd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
12 eqid โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) )
13 eqeq1 โŠข ( ๐‘› = ๐‘˜ โ†’ ( ๐‘› = ๐‘ โ†” ๐‘˜ = ๐‘ ) )
14 13 ifbid โŠข ( ๐‘› = ๐‘˜ โ†’ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) = if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) )
15 simpr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
16 ifcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง 0 โˆˆ โ„‚ ) โ†’ if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) โˆˆ โ„‚ )
17 6 7 16 sylancl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) โˆˆ โ„‚ )
18 17 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) โˆˆ โ„‚ )
19 12 14 15 18 fvmptd3 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) = if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) )
20 19 neeq1d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) โ‰  0 โ†” if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) โ‰  0 ) )
21 nn0re โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ )
22 21 leidd โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†’ ๐‘ โ‰ค ๐‘ )
23 22 ad2antlr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐‘ โ‰ค ๐‘ )
24 iffalse โŠข ( ยฌ ๐‘˜ = ๐‘ โ†’ if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) = 0 )
25 24 necon1ai โŠข ( if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) โ‰  0 โ†’ ๐‘˜ = ๐‘ )
26 25 breq1d โŠข ( if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) โ‰  0 โ†’ ( ๐‘˜ โ‰ค ๐‘ โ†” ๐‘ โ‰ค ๐‘ ) )
27 23 26 syl5ibrcom โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) โ‰  0 โ†’ ๐‘˜ โ‰ค ๐‘ ) )
28 20 27 sylbid โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) โ‰  0 โ†’ ๐‘˜ โ‰ค ๐‘ ) )
29 28 ralrimiva โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) โ‰  0 โ†’ ๐‘˜ โ‰ค ๐‘ ) )
30 plyco0 โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) : โ„•0 โŸถ โ„‚ ) โ†’ ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘ + 1 ) ) ) = { 0 } โ†” โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) โ‰  0 โ†’ ๐‘˜ โ‰ค ๐‘ ) ) )
31 5 11 30 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘ + 1 ) ) ) = { 0 } โ†” โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) โ‰  0 โ†’ ๐‘˜ โ‰ค ๐‘ ) ) )
32 29 31 mpbird โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘ + 1 ) ) ) = { 0 } )
33 1 ply1termlem โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
34 elfznn0 โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
35 19 oveq1d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ( if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
36 34 35 sylan2 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ) โ†’ ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ( if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
37 36 sumeq2dv โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
38 37 mpteq2dv โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( if ( ๐‘˜ = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
39 33 38 eqtr4d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
40 4 5 11 32 39 coeeq โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( coeff โ€˜ ๐น ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) )
41 4 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ โ„‚ ) )
42 5 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
43 11 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
44 32 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘ + 1 ) ) ) = { 0 } )
45 39 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
46 iftrue โŠข ( ๐‘› = ๐‘ โ†’ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) = ๐ด )
47 46 12 fvmptg โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ด โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘ ) = ๐ด )
48 47 ancoms โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘ ) = ๐ด )
49 48 neeq1d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘ ) โ‰  0 โ†” ๐ด โ‰  0 ) )
50 49 biimpar โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โ€˜ ๐‘ ) โ‰  0 )
51 41 42 43 44 45 50 dgreq โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) = ๐‘ )
52 51 ex โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ด โ‰  0 โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) = ๐‘ ) )
53 40 52 jca โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if ( ๐‘› = ๐‘ , ๐ด , 0 ) ) โˆง ( ๐ด โ‰  0 โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) = ๐‘ ) ) )