Metamath Proof Explorer


Theorem r1pid

Description: Express the original polynomial F as F = ( q x. G ) + r using the quotient and remainder functions for q and r . (Contributed by Mario Carneiro, 5-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses r1pid.p โŠข ๐‘ƒ = ( Poly1 โ€˜ ๐‘… )
r1pid.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘ƒ )
r1pid.c โŠข ๐ถ = ( Unic1p โ€˜ ๐‘… )
r1pid.q โŠข ๐‘„ = ( quot1p โ€˜ ๐‘… )
r1pid.e โŠข ๐ธ = ( rem1p โ€˜ ๐‘… )
r1pid.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘ƒ )
r1pid.m โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘ƒ )
Assertion r1pid ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐น = ( ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) + ( ๐น ๐ธ ๐บ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 r1pid.p โŠข ๐‘ƒ = ( Poly1 โ€˜ ๐‘… )
2 r1pid.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘ƒ )
3 r1pid.c โŠข ๐ถ = ( Unic1p โ€˜ ๐‘… )
4 r1pid.q โŠข ๐‘„ = ( quot1p โ€˜ ๐‘… )
5 r1pid.e โŠข ๐ธ = ( rem1p โ€˜ ๐‘… )
6 r1pid.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘ƒ )
7 r1pid.m โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘ƒ )
8 1 2 3 uc1pcl โŠข ( ๐บ โˆˆ ๐ถ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ต )
9 eqid โŠข ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) = ( -g โ€˜ ๐‘ƒ )
10 5 1 2 4 6 9 r1pval โŠข ( ( ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐น ๐ธ ๐บ ) = ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) )
11 8 10 sylan2 โŠข ( ( ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ( ๐น ๐ธ ๐บ ) = ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) )
12 11 3adant1 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ( ๐น ๐ธ ๐บ ) = ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) )
13 12 oveq2d โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ( ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) + ( ๐น ๐ธ ๐บ ) ) = ( ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) + ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) ) )
14 1 ply1ring โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ Ring )
15 14 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ Ring )
16 ringabl โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ Ring โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ Abel )
17 15 16 syl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ Abel )
18 4 1 2 3 q1pcl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) โˆˆ ๐ต )
19 8 3ad2ant3 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ต )
20 2 6 ringcl โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ Ring โˆง ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต )
21 15 18 19 20 syl3anc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต )
22 ringgrp โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ Ring โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ Grp )
23 15 22 syl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ Grp )
24 simp2 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐น โˆˆ ๐ต )
25 2 9 grpsubcl โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ Grp โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) โˆˆ ๐ต )
26 23 24 21 25 syl3anc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) โˆˆ ๐ต )
27 2 7 ablcom โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ Abel โˆง ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต โˆง ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) + ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) ) = ( ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) + ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) )
28 17 21 26 27 syl3anc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ( ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) + ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) ) = ( ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) + ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) )
29 2 7 9 grpnpcan โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ Grp โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) + ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) = ๐น )
30 23 24 21 29 syl3anc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ( ( ๐น ( -g โ€˜ ๐‘ƒ ) ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) + ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) ) = ๐น )
31 13 28 30 3eqtrrd โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐น โˆˆ ๐ต โˆง ๐บ โˆˆ ๐ถ ) โ†’ ๐น = ( ( ( ๐น ๐‘„ ๐บ ) ยท ๐บ ) + ( ๐น ๐ธ ๐บ ) ) )