Theorem coeidlem 23797

Description: Lemma for coeid 23798. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Jul-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
dgrub.1	⊢ 𝐴 = (coeff‘𝐹)
dgrub.2	⊢ 𝑁 = (deg‘𝐹)
coeid.3	⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
coeid.4	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ0)
coeid.5	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0))
coeid.6	⊢ (𝜑 → (𝐵 “ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) = {0})
coeid.7	⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐵‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))

Assertion

Ref	Expression
coeidlem	⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))

Distinct variable groups:   𝑧,𝑘,𝐴   𝑘,𝐹   𝜑,𝑘,𝑧   𝑆,𝑘,𝑧   𝐵,𝑘,𝑧   𝑘,𝑀,𝑧   𝑘,𝑁,𝑧

Allowed substitution hint:   𝐹(𝑧)

Proof of Theorem coeidlem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		coeid.7	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐵‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
2		dgrub.1	. . . . . . 7 ⊢ 𝐴 = (coeff‘𝐹)
3		coeid.3	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
4		coeid.4	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ0)
5		coeid.5	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0))
6		plybss 23754	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝑆 ⊆ ℂ)
7	3, 6	syl 17	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ ℂ)
8		0cnd 9912	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ ℂ)
9	8	snssd 4281	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → {0} ⊆ ℂ)
10	7, 9	unssd 3751	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∪ {0}) ⊆ ℂ)
11		cnex 9896	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ℂ ∈ V
12		ssexg 4732	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑆 ∪ {0}) ⊆ ℂ ∧ ℂ ∈ V) → (𝑆 ∪ {0}) ∈ V)
13	10, 11, 12	sylancl 693	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∪ {0}) ∈ V)
14		nn0ex 11175	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ℕ0 ∈ V
15		elmapg 7757	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑆 ∪ {0}) ∈ V ∧ ℕ0 ∈ V) → (𝐵 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0) ↔ 𝐵:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0})))
16	13, 14, 15	sylancl 693	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ∈ ((𝑆 ∪ {0}) ↑𝑚 ℕ0) ↔ 𝐵:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0})))
17	5, 16	mpbid 221	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵:ℕ0⟶(𝑆 ∪ {0}))
18	17, 10	fssd 5970	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐵:ℕ0⟶ℂ)
19		coeid.6	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐵 “ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) = {0})
20	3, 4, 18, 19, 1	coeeq 23787	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (coeff‘𝐹) = 𝐵)
21	2, 20	syl5req 2657	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐵 = 𝐴)
22	21	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → 𝐵 = 𝐴)
23		fveq1 6102	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 = 𝐴 → (𝐵‘𝑘) = (𝐴‘𝑘))
24	23	oveq1d 6564	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 = 𝐴 → ((𝐵‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = ((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
25	24	sumeq2sdv 14282	. . . . 5 ⊢ (𝐵 = 𝐴 → Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐵‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
26	22, 25	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐵‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
27	3	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → 𝐹 ∈ (Poly‘𝑆))
28		dgrub.2	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑁 = (deg‘𝐹)
29		dgrcl 23793	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → (deg‘𝐹) ∈ ℕ0)
30	28, 29	syl5eqel 2692	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) → 𝑁 ∈ ℕ0)
31	27, 30	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → 𝑁 ∈ ℕ0)
32	31	nn0zd 11356	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → 𝑁 ∈ ℤ)
33	4	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → 𝑀 ∈ ℕ0)
34	33	nn0zd 11356	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → 𝑀 ∈ ℤ)
35	22	imaeq1d 5384	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → (𝐵 “ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) = (𝐴 “ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))))
36	19	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → (𝐵 “ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) = {0})
37	35, 36	eqtr3d 2646	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → (𝐴 “ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) = {0})
38	2, 28	dgrlb 23796	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑀 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴 “ (ℤ≥‘(𝑀 + 1))) = {0}) → 𝑁 ≤ 𝑀)
39	27, 33, 37, 38	syl3anc 1318	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → 𝑁 ≤ 𝑀)
40		eluz2 11569	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) ↔ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≤ 𝑀))
41	32, 34, 39, 40	syl3anbrc 1239	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → 𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁))
42		fzss2 12252	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ (ℤ≥‘𝑁) → (0...𝑁) ⊆ (0...𝑀))
43	41, 42	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → (0...𝑁) ⊆ (0...𝑀))
44		elfznn0 12302	. . . . . 6 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑁) → 𝑘 ∈ ℕ0)
45		plyssc 23760	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (Poly‘𝑆) ⊆ (Poly‘ℂ)
46	45, 3	sseldi 3566	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (Poly‘ℂ))
47	2	coef3 23792	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∈ (Poly‘ℂ) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
48	46, 47	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
49	48	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → 𝐴:ℕ0⟶ℂ)
50	49	ffvelrnda 6267	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝐴‘𝑘) ∈ ℂ)
51		expcl 12740	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑧 ∈ ℂ ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑧↑𝑘) ∈ ℂ)
52	51	adantll 746	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑧↑𝑘) ∈ ℂ)
53	50, 52	mulcld 9939	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) ∈ ℂ)
54	44, 53	sylan2 490	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ (0...𝑁)) → ((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) ∈ ℂ)
55		eldifn 3695	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → ¬ 𝑘 ∈ (0...𝑁))
56	55	adantl 481	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ¬ 𝑘 ∈ (0...𝑁))
57		eldifi 3694	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → 𝑘 ∈ (0...𝑀))
58		elfznn0 12302	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑀) → 𝑘 ∈ ℕ0)
59	57, 58	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → 𝑘 ∈ ℕ0)
60	2, 28	dgrub 23794	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0 ∧ (𝐴‘𝑘) ≠ 0) → 𝑘 ≤ 𝑁)
61	60	3expia 1259	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹 ∈ (Poly‘𝑆) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝐴‘𝑘) ≠ 0 → 𝑘 ≤ 𝑁))
62	27, 59, 61	syl2an 493	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴‘𝑘) ≠ 0 → 𝑘 ≤ 𝑁))
63		elfzuz 12209	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 ∈ (0...𝑀) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0))
64	57, 63	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁)) → 𝑘 ∈ (ℤ≥‘0))
65		elfz5 12205	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑘 ∈ (ℤ≥‘0) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↔ 𝑘 ≤ 𝑁))
66	64, 32, 65	syl2anr 494	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (𝑘 ∈ (0...𝑁) ↔ 𝑘 ≤ 𝑁))
67	62, 66	sylibrd 248	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴‘𝑘) ≠ 0 → 𝑘 ∈ (0...𝑁)))
68	67	necon1bd 2800	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (¬ 𝑘 ∈ (0...𝑁) → (𝐴‘𝑘) = 0))
69	56, 68	mpd 15	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (𝐴‘𝑘) = 0)
70	69	oveq1d 6564	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = (0 · (𝑧↑𝑘)))
71		simpr 476	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → 𝑧 ∈ ℂ)
72	71, 59, 51	syl2an 493	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (𝑧↑𝑘) ∈ ℂ)
73	72	mul02d 10113	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → (0 · (𝑧↑𝑘)) = 0)
74	70, 73	eqtrd 2644	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) ∧ 𝑘 ∈ ((0...𝑀) ∖ (0...𝑁))) → ((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = 0)
75		fzfid 12634	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → (0...𝑀) ∈ Fin)
76	43, 54, 74, 75	fsumss 14303	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
77	26, 76	eqtr4d 2647	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ ℂ) → Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐵‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)) = Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘)))
78	77	mpteq2dva 4672	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)((𝐵‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))) = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))
79	1, 78	eqtrd 2644	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (𝑧 ∈ ℂ ↦ Σ𝑘 ∈ (0...𝑁)((𝐴‘𝑘) · (𝑧↑𝑘))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 195   ∧ wa 383   = wceq 1475   ∈ wcel 1977   ≠ wne 2780  Vcvv 3173   ∖ cdif 3537   ∪ cun 3538   ⊆ wss 3540  {csn 4125   class class class wbr 4583   ↦ cmpt 4643   “ cima 5041  ⟶wf 5800  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549   ↑_𝑚 cmap 7744  ℂcc 9813  0cc0 9815  1c1 9816   + caddc 9818   · cmul 9820   ≤ cle 9954  ℕ₀cn0 11169  ℤcz 11254  ℤ_≥cuz 11563  ...cfz 12197  ↑cexp 12722  Σcsu 14264  Polycply 23744  coeffccoe 23746  degcdgr 23747

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-inf2 8421  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893  ax-addf 9894

This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-fal 1481  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-se 4998  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-isom 5813  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-of 6795  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-oadd 7451  df-er 7629  df-map 7746  df-pm 7747  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-sup 8231  df-inf 8232  df-oi 8298  df-card 8648  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-rp 11709  df-fz 12198  df-fzo 12335  df-fl 12455  df-seq 12664  df-exp 12723  df-hash 12980  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-clim 14067  df-rlim 14068  df-sum 14265  df-0p 23243  df-ply 23748  df-coe 23750  df-dgr 23751

This theorem is referenced by:  coeid  23798