Metamath Proof Explorer


Theorem dgreq

Description: If the highest term in a polynomial expression is nonzero, then the polynomial's degree is completely determined. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Jul-2014)

Ref Expression
Hypotheses dgreq.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) )
dgreq.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
dgreq.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
dgreq.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘ + 1 ) ) ) = { 0 } )
dgreq.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
dgreq.6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘ ) โ‰  0 )
Assertion dgreq ( ๐œ‘ โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) = ๐‘ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dgreq.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) )
2 dgreq.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
3 dgreq.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ )
4 dgreq.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โ€œ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ ( ๐‘ + 1 ) ) ) = { 0 } )
5 dgreq.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( ๐‘ง โˆˆ โ„‚ โ†ฆ ฮฃ ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) ยท ( ๐‘ง โ†‘ ๐‘˜ ) ) ) )
6 dgreq.6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘ ) โ‰  0 )
7 elfznn0 โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 )
8 ffvelrn โŠข ( ( ๐ด : โ„•0 โŸถ โ„‚ โˆง ๐‘˜ โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
9 3 7 8 syl2an โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘˜ โˆˆ ( 0 ... ๐‘ ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘˜ ) โˆˆ โ„‚ )
10 1 2 9 5 dgrle โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) โ‰ค ๐‘ )
11 1 2 3 4 5 coeeq โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( coeff โ€˜ ๐น ) = ๐ด )
12 11 fveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) = ( ๐ด โ€˜ ๐‘ ) )
13 12 6 eqnetrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) โ‰  0 )
14 eqid โŠข ( coeff โ€˜ ๐น ) = ( coeff โ€˜ ๐น )
15 eqid โŠข ( deg โ€˜ ๐น ) = ( deg โ€˜ ๐น )
16 14 15 dgrub โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ( ( coeff โ€˜ ๐น ) โ€˜ ๐‘ ) โ‰  0 ) โ†’ ๐‘ โ‰ค ( deg โ€˜ ๐น ) )
17 1 2 13 16 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โ‰ค ( deg โ€˜ ๐น ) )
18 dgrcl โŠข ( ๐น โˆˆ ( Poly โ€˜ ๐‘† ) โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) โˆˆ โ„•0 )
19 1 18 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) โˆˆ โ„•0 )
20 19 nn0red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) โˆˆ โ„ )
21 2 nn0red โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ )
22 20 21 letri3d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( deg โ€˜ ๐น ) = ๐‘ โ†” ( ( deg โ€˜ ๐น ) โ‰ค ๐‘ โˆง ๐‘ โ‰ค ( deg โ€˜ ๐น ) ) ) )
23 10 17 22 mpbir2and โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( deg โ€˜ ๐น ) = ๐‘ )