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Theorem dgrcolem2

Description: Lemma for dgrco . (Contributed by Mario Carneiro, 15-Sep-2014)

Ref Expression
Hypotheses dgrco.1 M = deg F
dgrco.2 N = deg G
dgrco.3 φ F Poly S
dgrco.4 φ G Poly S
dgrco.5 A = coeff F
dgrco.6 φ D 0
dgrco.7 φ M = D + 1
dgrco.8 φ f Poly deg f D deg f G = deg f N
Assertion dgrcolem2 φ deg F G = M N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dgrco.1 M = deg F
2 dgrco.2 N = deg G
3 dgrco.3 φ F Poly S
4 dgrco.4 φ G Poly S
5 dgrco.5 A = coeff F
6 dgrco.6 φ D 0
7 dgrco.7 φ M = D + 1
8 dgrco.8 φ f Poly deg f D deg f G = deg f N
9 plyf G Poly S G :
10 4 9 syl φ G :
11 10 ffvelrnda φ x G x
12 plyf F Poly S F :
13 3 12 syl φ F :
14 13 ffvelrnda φ G x F G x
15 11 14 syldan φ x F G x
16 5 coef3 F Poly S A : 0
17 3 16 syl φ A : 0
18 dgrcl F Poly S deg F 0
19 3 18 syl φ deg F 0
20 1 19 eqeltrid φ M 0
21 17 20 ffvelrnd φ A M
22 21 adantr φ x A M
23 20 adantr φ x M 0
24 11 23 expcld φ x G x M
25 22 24 mulcld φ x A M G x M
26 15 25 npcand φ x F G x - A M G x M + A M G x M = F G x
27 26 mpteq2dva φ x F G x - A M G x M + A M G x M = x F G x
28 cnex V
29 28 a1i φ V
30 15 25 subcld φ x F G x A M G x M
31 eqidd φ x F G x A M G x M = x F G x A M G x M
32 eqidd φ x A M G x M = x A M G x M
33 29 30 25 31 32 offval2 φ x F G x A M G x M + f x A M G x M = x F G x - A M G x M + A M G x M
34 10 feqmptd φ G = x G x
35 13 feqmptd φ F = y F y
36 fveq2 y = G x F y = F G x
37 11 34 35 36 fmptco φ F G = x F G x
38 27 33 37 3eqtr4rd φ F G = x F G x A M G x M + f x A M G x M
39 38 fveq2d φ deg F G = deg x F G x A M G x M + f x A M G x M
40 39 adantr φ N deg F G = deg x F G x A M G x M + f x A M G x M
41 29 15 25 37 32 offval2 φ F G f x A M G x M = x F G x A M G x M
42 plyssc Poly S Poly
43 42 3 sselid φ F Poly
44 42 4 sselid φ G Poly
45 addcl z w z + w
46 45 adantl φ z w z + w
47 mulcl z w z w
48 47 adantl φ z w z w
49 43 44 46 48 plyco φ F G Poly
50 eqidd φ y A M y M = y A M y M
51 oveq1 y = G x y M = G x M
52 51 oveq2d y = G x A M y M = A M G x M
53 11 34 50 52 fmptco φ y A M y M G = x A M G x M
54 ssidd φ
55 eqid y A M y M = y A M y M
56 55 ply1term A M M 0 y A M y M Poly
57 54 21 20 56 syl3anc φ y A M y M Poly
58 57 44 46 48 plyco φ y A M y M G Poly
59 53 58 eqeltrrd φ x A M G x M Poly
60 plysubcl F G Poly x A M G x M Poly F G f x A M G x M Poly
61 49 59 60 syl2anc φ F G f x A M G x M Poly
62 41 61 eqeltrrd φ x F G x A M G x M Poly
63 62 adantr φ N x F G x A M G x M Poly
64 59 adantr φ N x A M G x M Poly
65 nn0p1nn D 0 D + 1
66 6 65 syl φ D + 1
67 7 66 eqeltrd φ M
68 67 nngt0d φ 0 < M
69 fveq2 F f y A M y M = 0 𝑝 deg F f y A M y M = deg 0 𝑝
70 dgr0 deg 0 𝑝 = 0
71 69 70 eqtrdi F f y A M y M = 0 𝑝 deg F f y A M y M = 0
72 71 breq1d F f y A M y M = 0 𝑝 deg F f y A M y M < M 0 < M
73 68 72 syl5ibrcom φ F f y A M y M = 0 𝑝 deg F f y A M y M < M
74 idd φ deg F f y A M y M < M deg F f y A M y M < M
75 eqid deg y A M y M = deg y A M y M
76 1 75 dgrsub F Poly y A M y M Poly deg F f y A M y M if M deg y A M y M deg y A M y M M
77 43 57 76 syl2anc φ deg F f y A M y M if M deg y A M y M deg y A M y M M
78 67 nnne0d φ M 0
79 1 5 dgreq0 F Poly S F = 0 𝑝 A M = 0
80 3 79 syl φ F = 0 𝑝 A M = 0
81 fveq2 F = 0 𝑝 deg F = deg 0 𝑝
82 81 70 eqtrdi F = 0 𝑝 deg F = 0
83 1 82 syl5eq F = 0 𝑝 M = 0
84 80 83 syl6bir φ A M = 0 M = 0
85 84 necon3d φ M 0 A M 0
86 78 85 mpd φ A M 0
87 55 dgr1term A M A M 0 M 0 deg y A M y M = M
88 21 86 20 87 syl3anc φ deg y A M y M = M
89 88 ifeq1d φ if M deg y A M y M deg y A M y M M = if M deg y A M y M M M
90 ifid if M deg y A M y M M M = M
91 89 90 eqtrdi φ if M deg y A M y M deg y A M y M M = M
92 77 91 breqtrd φ deg F f y A M y M M
93 eqid coeff y A M y M = coeff y A M y M
94 5 93 coesub F Poly y A M y M Poly coeff F f y A M y M = A f coeff y A M y M
95 43 57 94 syl2anc φ coeff F f y A M y M = A f coeff y A M y M
96 95 fveq1d φ coeff F f y A M y M M = A f coeff y A M y M M
97 17 ffnd φ A Fn 0
98 93 coef3 y A M y M Poly coeff y A M y M : 0
99 57 98 syl φ coeff y A M y M : 0
100 99 ffnd φ coeff y A M y M Fn 0
101 nn0ex 0 V
102 101 a1i φ 0 V
103 inidm 0 0 = 0
104 eqidd φ M 0 A M = A M
105 55 coe1term A M M 0 M 0 coeff y A M y M M = if M = M A M 0
106 21 20 20 105 syl3anc φ coeff y A M y M M = if M = M A M 0
107 eqid M = M
108 107 iftruei if M = M A M 0 = A M
109 106 108 eqtrdi φ coeff y A M y M M = A M
110 109 adantr φ M 0 coeff y A M y M M = A M
111 97 100 102 102 103 104 110 ofval φ M 0 A f coeff y A M y M M = A M A M
112 20 111 mpdan φ A f coeff y A M y M M = A M A M
113 21 subidd φ A M A M = 0
114 96 112 113 3eqtrd φ coeff F f y A M y M M = 0
115 plysubcl F Poly y A M y M Poly F f y A M y M Poly
116 43 57 115 syl2anc φ F f y A M y M Poly
117 eqid deg F f y A M y M = deg F f y A M y M
118 eqid coeff F f y A M y M = coeff F f y A M y M
119 117 118 dgrlt F f y A M y M Poly M 0 F f y A M y M = 0 𝑝 deg F f y A M y M < M deg F f y A M y M M coeff F f y A M y M M = 0
120 116 20 119 syl2anc φ F f y A M y M = 0 𝑝 deg F f y A M y M < M deg F f y A M y M M coeff F f y A M y M M = 0
121 92 114 120 mpbir2and φ F f y A M y M = 0 𝑝 deg F f y A M y M < M
122 73 74 121 mpjaod φ deg F f y A M y M < M
123 122 adantr φ N deg F f y A M y M < M
124 dgrcl F f y A M y M Poly deg F f y A M y M 0
125 116 124 syl φ deg F f y A M y M 0
126 125 nn0red φ deg F f y A M y M
127 126 adantr φ N deg F f y A M y M
128 20 nn0red φ M
129 128 adantr φ N M
130 nnre N N
131 130 adantl φ N N
132 nngt0 N 0 < N
133 132 adantl φ N 0 < N
134 ltmul1 deg F f y A M y M M N 0 < N deg F f y A M y M < M deg F f y A M y M N < M N
135 127 129 131 133 134 syl112anc φ N deg F f y A M y M < M deg F f y A M y M N < M N
136 123 135 mpbid φ N deg F f y A M y M N < M N
137 13 ffvelrnda φ y F y
138 21 adantr φ y A M
139 id y y
140 expcl y M 0 y M
141 139 20 140 syl2anr φ y y M
142 138 141 mulcld φ y A M y M
143 29 137 142 35 50 offval2 φ F f y A M y M = y F y A M y M
144 36 52 oveq12d y = G x F y A M y M = F G x A M G x M
145 11 34 143 144 fmptco φ F f y A M y M G = x F G x A M G x M
146 145 fveq2d φ deg F f y A M y M G = deg x F G x A M G x M
147 122 7 breqtrd φ deg F f y A M y M < D + 1
148 nn0leltp1 deg F f y A M y M 0 D 0 deg F f y A M y M D deg F f y A M y M < D + 1
149 125 6 148 syl2anc φ deg F f y A M y M D deg F f y A M y M < D + 1
150 147 149 mpbird φ deg F f y A M y M D
151 fveq2 f = F f y A M y M deg f = deg F f y A M y M
152 151 breq1d f = F f y A M y M deg f D deg F f y A M y M D
153 coeq1 f = F f y A M y M f G = F f y A M y M G
154 153 fveq2d f = F f y A M y M deg f G = deg F f y A M y M G
155 151 oveq1d f = F f y A M y M deg f N = deg F f y A M y M N
156 154 155 eqeq12d f = F f y A M y M deg f G = deg f N deg F f y A M y M G = deg F f y A M y M N
157 152 156 imbi12d f = F f y A M y M deg f D deg f G = deg f N deg F f y A M y M D deg F f y A M y M G = deg F f y A M y M N
158 157 8 116 rspcdva φ deg F f y A M y M D deg F f y A M y M G = deg F f y A M y M N
159 150 158 mpd φ deg F f y A M y M G = deg F f y A M y M N
160 146 159 eqtr3d φ deg x F G x A M G x M = deg F f y A M y M N
161 160 adantr φ N deg x F G x A M G x M = deg F f y A M y M N
162 fconstmpt × A M = x A M
163 162 a1i φ × A M = x A M
164 eqidd φ x G x M = x G x M
165 29 22 24 163 164 offval2 φ × A M × f x G x M = x A M G x M
166 165 fveq2d φ deg × A M × f x G x M = deg x A M G x M
167 eqidd φ y y M = y y M
168 11 34 167 51 fmptco φ y y M G = x G x M
169 1cnd φ 1
170 plypow 1 M 0 y y M Poly
171 54 169 20 170 syl3anc φ y y M Poly
172 171 44 46 48 plyco φ y y M G Poly
173 168 172 eqeltrrd φ x G x M Poly
174 dgrmulc A M A M 0 x G x M Poly deg × A M × f x G x M = deg x G x M
175 21 86 173 174 syl3anc φ deg × A M × f x G x M = deg x G x M
176 166 175 eqtr3d φ deg x A M G x M = deg x G x M
177 176 adantr φ N deg x A M G x M = deg x G x M
178 67 adantr φ N M
179 simpr φ N N
180 4 adantr φ N G Poly S
181 2 178 179 180 dgrcolem1 φ N deg x G x M = M N
182 177 181 eqtrd φ N deg x A M G x M = M N
183 136 161 182 3brtr4d φ N deg x F G x A M G x M < deg x A M G x M
184 eqid deg x F G x A M G x M = deg x F G x A M G x M
185 eqid deg x A M G x M = deg x A M G x M
186 184 185 dgradd2 x F G x A M G x M Poly x A M G x M Poly deg x F G x A M G x M < deg x A M G x M deg x F G x A M G x M + f x A M G x M = deg x A M G x M
187 63 64 183 186 syl3anc φ N deg x F G x A M G x M + f x A M G x M = deg x A M G x M
188 40 187 182 3eqtrd φ N deg F G = M N
189 0cn 0
190 ffvelrn G : 0 G 0
191 10 189 190 sylancl φ G 0
192 13 191 ffvelrnd φ F G 0
193 0dgr F G 0 deg × F G 0 = 0
194 192 193 syl φ deg × F G 0 = 0
195 20 nn0cnd φ M
196 195 mul01d φ M 0 = 0
197 194 196 eqtr4d φ deg × F G 0 = M 0
198 197 adantr φ N = 0 deg × F G 0 = M 0
199 191 ad2antrr φ N = 0 x G 0
200 simpr φ N = 0 N = 0
201 2 200 eqtr3id φ N = 0 deg G = 0
202 0dgrb G Poly S deg G = 0 G = × G 0
203 4 202 syl φ deg G = 0 G = × G 0
204 203 adantr φ N = 0 deg G = 0 G = × G 0
205 201 204 mpbid φ N = 0 G = × G 0
206 fconstmpt × G 0 = x G 0
207 205 206 eqtrdi φ N = 0 G = x G 0
208 35 adantr φ N = 0 F = y F y
209 fveq2 y = G 0 F y = F G 0
210 199 207 208 209 fmptco φ N = 0 F G = x F G 0
211 fconstmpt × F G 0 = x F G 0
212 210 211 eqtr4di φ N = 0 F G = × F G 0
213 212 fveq2d φ N = 0 deg F G = deg × F G 0
214 200 oveq2d φ N = 0 M N = M 0
215 198 213 214 3eqtr4d φ N = 0 deg F G = M N
216 dgrcl G Poly S deg G 0
217 4 216 syl φ deg G 0
218 2 217 eqeltrid φ N 0
219 elnn0 N 0 N N = 0
220 218 219 sylib φ N N = 0
221 188 215 220 mpjaodan φ deg F G = M N