Metamath Proof Explorer


Theorem deg1mul2

Description: Degree of multiplication of two nonzero polynomials when the first leads with a nonzero-divisor coefficient. (Contributed by Stefan O'Rear, 26-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses deg1mul2.d โŠข ๐ท = ( deg1 โ€˜ ๐‘… )
deg1mul2.p โŠข ๐‘ƒ = ( Poly1 โ€˜ ๐‘… )
deg1mul2.e โŠข ๐ธ = ( RLReg โ€˜ ๐‘… )
deg1mul2.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘ƒ )
deg1mul2.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘ƒ )
deg1mul2.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘ƒ )
deg1mul2.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
deg1mul2.fb โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ต )
deg1mul2.fz โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โ‰  0 )
deg1mul2.fc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( coe1 โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) ) โˆˆ ๐ธ )
deg1mul2.gb โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ต )
deg1mul2.gz โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โ‰  0 )
Assertion deg1mul2 ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) = ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 deg1mul2.d โŠข ๐ท = ( deg1 โ€˜ ๐‘… )
2 deg1mul2.p โŠข ๐‘ƒ = ( Poly1 โ€˜ ๐‘… )
3 deg1mul2.e โŠข ๐ธ = ( RLReg โ€˜ ๐‘… )
4 deg1mul2.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘ƒ )
5 deg1mul2.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘ƒ )
6 deg1mul2.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘ƒ )
7 deg1mul2.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
8 deg1mul2.fb โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ต )
9 deg1mul2.fz โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โ‰  0 )
10 deg1mul2.fc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( coe1 โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) ) โˆˆ ๐ธ )
11 deg1mul2.gb โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ต )
12 deg1mul2.gz โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โ‰  0 )
13 2 ply1ring โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ Ring )
14 7 13 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ Ring )
15 4 5 ringcl โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐น ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต )
16 14 8 11 15 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต )
17 1 2 4 deg1xrcl โŠข ( ( ๐น ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต โ†’ ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) โˆˆ โ„* )
18 16 17 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) โˆˆ โ„* )
19 1 2 6 4 deg1nn0cl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐น โ‰  0 ) โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) โˆˆ โ„•0 )
20 7 8 9 19 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) โˆˆ โ„•0 )
21 1 2 6 4 deg1nn0cl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐บ โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โ‰  0 ) โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) โˆˆ โ„•0 )
22 7 11 12 21 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) โˆˆ โ„•0 )
23 20 22 nn0addcld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ โ„•0 )
24 23 nn0red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ โ„ )
25 24 rexrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ โ„* )
26 20 nn0red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) โˆˆ โ„ )
27 26 leidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) โ‰ค ( ๐ท โ€˜ ๐น ) )
28 22 nn0red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) โˆˆ โ„ )
29 28 leidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) โ‰ค ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) )
30 2 1 7 4 5 8 11 20 22 27 29 deg1mulle2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) โ‰ค ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) )
31 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘… ) = ( .r โ€˜ ๐‘… )
32 2 5 31 4 1 6 7 8 9 11 12 coe1mul4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( coe1 โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) โ€˜ ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) ) = ( ( ( coe1 โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) ) )
33 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐‘… ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
34 eqid โŠข ( coe1 โ€˜ ๐บ ) = ( coe1 โ€˜ ๐บ )
35 1 2 6 4 33 34 deg1ldg โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐บ โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โ‰  0 ) โ†’ ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘… ) )
36 7 11 12 35 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘… ) )
37 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ๐‘… )
38 34 4 2 37 coe1f โŠข ( ๐บ โˆˆ ๐ต โ†’ ( coe1 โ€˜ ๐บ ) : โ„•0 โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
39 11 38 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( coe1 โ€˜ ๐บ ) : โ„•0 โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
40 39 22 ffvelcdmd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
41 3 37 31 33 rrgeq0i โŠข ( ( ( ( coe1 โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) ) โˆˆ ๐ธ โˆง ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ( ( ( coe1 โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) )
42 10 40 41 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( coe1 โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) )
43 42 necon3d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ( ( ( coe1 โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) )
44 36 43 mpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( coe1 โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐น ) ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ( coe1 โ€˜ ๐บ ) โ€˜ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘… ) )
45 32 44 eqnetrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( coe1 โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) โ€˜ ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘… ) )
46 eqid โŠข ( coe1 โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) = ( coe1 โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) )
47 1 2 4 33 46 deg1ge โŠข ( ( ( ๐น ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต โˆง ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ โ„•0 โˆง ( ( coe1 โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) โ€˜ ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โ‰ค ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) )
48 16 23 45 47 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) โ‰ค ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) )
49 18 25 30 48 xrletrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) = ( ( ๐ท โ€˜ ๐น ) + ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) ) )