Metamath Proof Explorer


Theorem mdegvscale

Description: The degree of a scalar multiple of a polynomial is at most the degree of the original polynomial. (Contributed by Stefan O'Rear, 26-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses mdegaddle.y โŠข ๐‘Œ = ( ๐ผ mPoly ๐‘… )
mdegaddle.d โŠข ๐ท = ( ๐ผ mDeg ๐‘… )
mdegaddle.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
mdegaddle.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
mdegvscale.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘Œ )
mdegvscale.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
mdegvscale.p โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Œ )
mdegvscale.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐พ )
mdegvscale.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ต )
Assertion mdegvscale ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) โ‰ค ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mdegaddle.y โŠข ๐‘Œ = ( ๐ผ mPoly ๐‘… )
2 mdegaddle.d โŠข ๐ท = ( ๐ผ mDeg ๐‘… )
3 mdegaddle.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
4 mdegaddle.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
5 mdegvscale.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘Œ )
6 mdegvscale.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
7 mdegvscale.p โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Œ )
8 mdegvscale.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐พ )
9 mdegvscale.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ต )
10 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘… ) = ( .r โ€˜ ๐‘… )
11 eqid โŠข { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } = { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin }
12 8 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } ) โ†’ ๐น โˆˆ ๐พ )
13 9 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } ) โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ต )
14 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } )
15 1 7 6 5 10 11 12 13 14 mplvscaval โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } ) โ†’ ( ( ๐น ยท ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐น ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
16 15 adantrr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†’ ( ( ๐น ยท ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐น ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
17 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐‘… ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
18 eqid โŠข ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) = ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) )
19 9 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ต )
20 simprl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } )
21 simprr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) )
22 2 1 5 17 11 18 19 20 21 mdeglt โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) )
23 22 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†’ ( ๐น ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ๐น ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) )
24 6 10 17 ringrz โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐พ ) โ†’ ( ๐น ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) )
25 4 8 24 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) )
26 25 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†’ ( ๐น ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) )
27 16 23 26 3eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†’ ( ( ๐น ยท ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) )
28 27 expr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } ) โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ†’ ( ( ๐น ยท ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) )
29 28 ralrimiva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } ( ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ†’ ( ( ๐น ยท ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) )
30 1 mpllmod โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘… โˆˆ Ring ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ LMod )
31 3 4 30 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ LMod )
32 1 3 4 mplsca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘Œ ) )
33 32 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
34 6 33 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐พ = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
35 8 34 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
36 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘Œ ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘Œ )
37 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Œ ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Œ ) )
38 5 36 7 37 lmodvscl โŠข ( ( ๐‘Œ โˆˆ LMod โˆง ๐น โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆง ๐บ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐น ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต )
39 31 35 9 38 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต )
40 2 1 5 mdegxrcl โŠข ( ๐บ โˆˆ ๐ต โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) โˆˆ โ„* )
41 9 40 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) โˆˆ โ„* )
42 2 1 5 17 11 18 mdegleb โŠข ( ( ( ๐น ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) โˆˆ โ„* ) โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) โ‰ค ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } ( ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ†’ ( ( ๐น ยท ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) ) )
43 39 41 42 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) โ‰ค ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } ( ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) < ( ( ๐‘ โˆˆ { ๐‘Ž โˆˆ ( โ„•0 โ†‘m ๐ผ ) โˆฃ ( โ—ก ๐‘Ž โ€œ โ„• ) โˆˆ Fin } โ†ฆ ( โ„‚fld ฮฃg ๐‘ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ†’ ( ( ๐น ยท ๐บ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) ) )
44 29 43 mpbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ท โ€˜ ( ๐น ยท ๐บ ) ) โ‰ค ( ๐ท โ€˜ ๐บ ) )