Metamath Proof Explorer


Theorem signsvtp

Description: Adding a letter of the same sign as the highest coefficient does not change the sign. (Contributed by Thierry Arnoux, 12-Oct-2018)

Ref Expression
Hypotheses signsv.p โŠข โจฃ = ( ๐‘Ž โˆˆ { - 1 , 0 , 1 } , ๐‘ โˆˆ { - 1 , 0 , 1 } โ†ฆ if ( ๐‘ = 0 , ๐‘Ž , ๐‘ ) )
signsv.w โŠข ๐‘Š = { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , { - 1 , 0 , 1 } โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , โจฃ โŸฉ }
signsv.t โŠข ๐‘‡ = ( ๐‘“ โˆˆ Word โ„ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ ( 0 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘“ ) ) โ†ฆ ( ๐‘Š ฮฃg ( ๐‘– โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) โ†ฆ ( sgn โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘– ) ) ) ) ) )
signsv.v โŠข ๐‘‰ = ( ๐‘“ โˆˆ Word โ„ โ†ฆ ฮฃ ๐‘— โˆˆ ( 1 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘“ ) ) if ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘“ ) โ€˜ ๐‘— ) โ‰  ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘“ ) โ€˜ ( ๐‘— โˆ’ 1 ) ) , 1 , 0 ) )
signsvf.e โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ ( Word โ„ โˆ– { โˆ… } ) )
signsvf.0 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ โ€˜ 0 ) โ‰  0 )
signsvf.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( ๐ธ ++ โŸจโ€œ ๐ด โ€โŸฉ ) )
signsvf.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
signsvf.n โŠข ๐‘ = ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ )
signsvt.b โŠข ๐ต = ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ๐‘ โˆ’ 1 ) )
Assertion signsvtp ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐น ) = ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 signsv.p โŠข โจฃ = ( ๐‘Ž โˆˆ { - 1 , 0 , 1 } , ๐‘ โˆˆ { - 1 , 0 , 1 } โ†ฆ if ( ๐‘ = 0 , ๐‘Ž , ๐‘ ) )
2 signsv.w โŠข ๐‘Š = { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , { - 1 , 0 , 1 } โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , โจฃ โŸฉ }
3 signsv.t โŠข ๐‘‡ = ( ๐‘“ โˆˆ Word โ„ โ†ฆ ( ๐‘› โˆˆ ( 0 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘“ ) ) โ†ฆ ( ๐‘Š ฮฃg ( ๐‘– โˆˆ ( 0 ... ๐‘› ) โ†ฆ ( sgn โ€˜ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘– ) ) ) ) ) )
4 signsv.v โŠข ๐‘‰ = ( ๐‘“ โˆˆ Word โ„ โ†ฆ ฮฃ ๐‘— โˆˆ ( 1 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ๐‘“ ) ) if ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘“ ) โ€˜ ๐‘— ) โ‰  ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐‘“ ) โ€˜ ( ๐‘— โˆ’ 1 ) ) , 1 , 0 ) )
5 signsvf.e โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ ( Word โ„ โˆ– { โˆ… } ) )
6 signsvf.0 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ โ€˜ 0 ) โ‰  0 )
7 signsvf.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( ๐ธ ++ โŸจโ€œ ๐ด โ€โŸฉ ) )
8 signsvf.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
9 signsvf.n โŠข ๐‘ = ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ )
10 signsvt.b โŠข ๐ต = ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ๐‘ โˆ’ 1 ) )
11 7 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐น ) = ( ๐‘‰ โ€˜ ( ๐ธ ++ โŸจโ€œ ๐ด โ€โŸฉ ) ) )
12 1 2 3 4 signsvfn โŠข ( ( ( ๐ธ โˆˆ ( Word โ„ โˆ– { โˆ… } ) โˆง ( ๐ธ โ€˜ 0 ) โ‰  0 ) โˆง ๐ด โˆˆ โ„ ) โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ( ๐ธ ++ โŸจโ€œ ๐ด โ€โŸฉ ) ) = ( ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) + if ( ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) ยท ๐ด ) < 0 , 1 , 0 ) ) )
13 5 6 8 12 syl21anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ( ๐ธ ++ โŸจโ€œ ๐ด โ€โŸฉ ) ) = ( ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) + if ( ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) ยท ๐ด ) < 0 , 1 , 0 ) ) )
14 11 13 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐น ) = ( ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) + if ( ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) ยท ๐ด ) < 0 , 1 , 0 ) ) )
15 14 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐น ) = ( ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) + if ( ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) ยท ๐ด ) < 0 , 1 , 0 ) ) )
16 0red โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ 0 โˆˆ โ„ )
17 5 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ๐ธ โˆˆ ( Word โ„ โˆ– { โˆ… } ) )
18 17 eldifad โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ๐ธ โˆˆ Word โ„ )
19 1 2 3 4 signstf โŠข ( ๐ธ โˆˆ Word โ„ โ†’ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โˆˆ Word โ„ )
20 wrdf โŠข ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โˆˆ Word โ„ โ†’ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) : ( 0 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) ) ) โŸถ โ„ )
21 18 19 20 3syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) : ( 0 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) ) ) โŸถ โ„ )
22 eldifsn โŠข ( ๐ธ โˆˆ ( Word โ„ โˆ– { โˆ… } ) โ†” ( ๐ธ โˆˆ Word โ„ โˆง ๐ธ โ‰  โˆ… ) )
23 5 22 sylib โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ โˆˆ Word โ„ โˆง ๐ธ โ‰  โˆ… ) )
24 23 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ๐ธ โˆˆ Word โ„ โˆง ๐ธ โ‰  โˆ… ) )
25 lennncl โŠข ( ( ๐ธ โˆˆ Word โ„ โˆง ๐ธ โ‰  โˆ… ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆˆ โ„• )
26 fzo0end โŠข ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆˆ โ„• โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) โˆˆ ( 0 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) ) )
27 24 25 26 3syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) โˆˆ ( 0 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) ) )
28 1 2 3 4 signstlen โŠข ( ๐ธ โˆˆ Word โ„ โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) ) = ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) )
29 18 28 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( โ™ฏ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) ) = ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) )
30 29 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( 0 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) ) ) = ( 0 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) ) )
31 27 30 eleqtrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) โˆˆ ( 0 ..^ ( โ™ฏ โ€˜ ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) ) ) )
32 21 31 ffvelcdmd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) โˆˆ โ„ )
33 8 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ )
34 32 33 remulcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) ยท ๐ด ) โˆˆ โ„ )
35 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) )
36 9 oveq1i โŠข ( ๐‘ โˆ’ 1 ) = ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 )
37 36 fveq2i โŠข ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ๐‘ โˆ’ 1 ) ) = ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) )
38 10 37 eqtri โŠข ๐ต = ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) )
39 38 32 eqeltrid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„ )
40 39 recnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
41 33 recnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
42 40 41 mulcomd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ๐ต ยท ๐ด ) = ( ๐ด ยท ๐ต ) )
43 35 42 breqtrrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ 0 < ( ๐ต ยท ๐ด ) )
44 38 oveq1i โŠข ( ๐ต ยท ๐ด ) = ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) ยท ๐ด )
45 43 44 breqtrdi โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ 0 < ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) ยท ๐ด ) )
46 16 34 45 ltnsymd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ยฌ ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) ยท ๐ด ) < 0 )
47 46 iffalsed โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ if ( ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) ยท ๐ด ) < 0 , 1 , 0 ) = 0 )
48 47 oveq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) + if ( ( ( ( ๐‘‡ โ€˜ ๐ธ ) โ€˜ ( ( โ™ฏ โ€˜ ๐ธ ) โˆ’ 1 ) ) ยท ๐ด ) < 0 , 1 , 0 ) ) = ( ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) + 0 ) )
49 1 2 3 4 signsvvf โŠข ๐‘‰ : Word โ„ โŸถ โ„•0
50 49 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ๐‘‰ : Word โ„ โŸถ โ„•0 )
51 50 18 ffvelcdmd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) โˆˆ โ„•0 )
52 51 nn0cnd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) โˆˆ โ„‚ )
53 52 addridd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) + 0 ) = ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) )
54 15 48 53 3eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง 0 < ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘‰ โ€˜ ๐น ) = ( ๐‘‰ โ€˜ ๐ธ ) )