Metamath Proof Explorer


Theorem coelem

Description: Lemma for properties of the coefficient function. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Jul-2014) (Revised by Mario Carneiro, 23-Aug-2014)

Ref Expression
Assertion coelem ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆง โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 coeval โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( coeff โ€˜ ๐น ) = ( โ„ฉ ๐‘Ž โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) ) )
2 coeeu โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ โˆƒ! ๐‘Ž โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) )
3 riotacl2 โŠข ( โˆƒ! ๐‘Ž โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) โ†’ ( โ„ฉ ๐‘Ž โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) ) โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆฃ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) } )
4 2 3 syl โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( โ„ฉ ๐‘Ž โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) ) โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆฃ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) } )
5 1 4 eqeltrd โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( coeff โ€˜ ๐น ) โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆฃ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) } )
6 imaeq1 โŠข ( ๐‘Ž = ( coeff โ€˜ ๐น ) โ†’ ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) )
7 6 eqeq1d โŠข ( ๐‘Ž = ( coeff โ€˜ ๐น ) โ†’ ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โ†” ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } ) )
8 fveq1 โŠข ( ๐‘Ž = ( coeff โ€˜ ๐น ) โ†’ ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) = ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) )
9 8 oveq1d โŠข ( ๐‘Ž = ( coeff โ€˜ ๐น ) โ†’ ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
10 9 sumeq2sdv โŠข ( ๐‘Ž = ( coeff โ€˜ ๐น ) โ†’ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) = ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) )
11 10 mpteq2dv โŠข ( ๐‘Ž = ( coeff โ€˜ ๐น ) โ†’ ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
12 11 eqeq2d โŠข ( ๐‘Ž = ( coeff โ€˜ ๐น ) โ†’ ( ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) โ†” ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) )
13 7 12 anbi12d โŠข ( ๐‘Ž = ( coeff โ€˜ ๐น ) โ†’ ( ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) โ†” ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) ) )
14 13 rexbidv โŠข ( ๐‘Ž = ( coeff โ€˜ ๐น ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) โ†” โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) ) )
15 14 elrab โŠข ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆฃ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ๐‘Ž โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ๐‘Ž โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) } โ†” ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆง โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) ) )
16 5 15 sylib โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โˆˆ ( โ„‚ โ†‘m โ„•0 ) โˆง โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„•0 ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘› + 1 ) ) ) = { 0 } โˆง ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) ( ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) ) ) )