Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  algextdeglem5 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem algextdeglem5 33389
Description: Lemma for algextdeg 33393. The subspace 𝑍 of annihilators of 𝐴 is a principal ideal generated by the minimal polynomial. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Apr-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
algextdeg.k 𝐾 = (𝐸s 𝐹)
algextdeg.l 𝐿 = (𝐸s (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})))
algextdeg.d 𝐷 = ( deg1𝐸)
algextdeg.m 𝑀 = (𝐸 minPoly 𝐹)
algextdeg.f (𝜑𝐸 ∈ Field)
algextdeg.e (𝜑𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸))
algextdeg.a (𝜑𝐴 ∈ (𝐸 IntgRing 𝐹))
algextdeglem.o 𝑂 = (𝐸 evalSub1 𝐹)
algextdeglem.y 𝑃 = (Poly1𝐾)
algextdeglem.u 𝑈 = (Base‘𝑃)
algextdeglem.g 𝐺 = (𝑝𝑈 ↦ ((𝑂𝑝)‘𝐴))
algextdeglem.n 𝑁 = (𝑥𝑈 ↦ [𝑥](𝑃 ~QG 𝑍))
algextdeglem.z 𝑍 = (𝐺 “ {(0g𝐿)})
algextdeglem.q 𝑄 = (𝑃 /s (𝑃 ~QG 𝑍))
algextdeglem.j 𝐽 = (𝑝 ∈ (Base‘𝑄) ↦ (𝐺𝑝))
Assertion
Ref Expression
algextdeglem5 (𝜑𝑍 = ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}))
Distinct variable groups:   𝐴,𝑝   𝐸,𝑝   𝐹,𝑝,𝑥   𝐺,𝑝,𝑥   𝐽,𝑝,𝑥   𝐾,𝑝   𝐿,𝑝,𝑥   𝑥,𝑁   𝑂,𝑝   𝑃,𝑝,𝑥   𝑄,𝑝,𝑥   𝑈,𝑝,𝑥   𝑍,𝑝,𝑥   𝜑,𝑝,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥)   𝐷(𝑥,𝑝)   𝐸(𝑥)   𝐾(𝑥)   𝑀(𝑥,𝑝)   𝑁(𝑝)   𝑂(𝑥)

Proof of Theorem algextdeglem5
Dummy variable 𝑞 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 algextdeglem.o . . 3 𝑂 = (𝐸 evalSub1 𝐹)
2 algextdeglem.y . . . 4 𝑃 = (Poly1𝐾)
3 algextdeg.k . . . . 5 𝐾 = (𝐸s 𝐹)
43fveq2i 6900 . . . 4 (Poly1𝐾) = (Poly1‘(𝐸s 𝐹))
52, 4eqtri 2756 . . 3 𝑃 = (Poly1‘(𝐸s 𝐹))
6 eqid 2728 . . 3 (Base‘𝐸) = (Base‘𝐸)
7 algextdeg.f . . 3 (𝜑𝐸 ∈ Field)
8 algextdeg.e . . 3 (𝜑𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸))
9 eqid 2728 . . . . 5 (0g𝐸) = (0g𝐸)
107fldcrngd 20637 . . . . 5 (𝜑𝐸 ∈ CRing)
11 issdrg 20676 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (SubDRing‘𝐸) ↔ (𝐸 ∈ DivRing ∧ 𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸) ∧ (𝐸s 𝐹) ∈ DivRing))
128, 11sylib 217 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐸 ∈ DivRing ∧ 𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸) ∧ (𝐸s 𝐹) ∈ DivRing))
1312simp2d 1141 . . . . 5 (𝜑𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸))
141, 3, 6, 9, 10, 13irngssv 33366 . . . 4 (𝜑 → (𝐸 IntgRing 𝐹) ⊆ (Base‘𝐸))
15 algextdeg.a . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ (𝐸 IntgRing 𝐹))
1614, 15sseldd 3981 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ (Base‘𝐸))
17 eqid 2728 . . 3 {𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑞)‘𝐴) = (0g𝐸)} = {𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑞)‘𝐴) = (0g𝐸)}
18 eqid 2728 . . 3 (RSpan‘𝑃) = (RSpan‘𝑃)
19 eqid 2728 . . 3 (idlGen1p‘(𝐸s 𝐹)) = (idlGen1p‘(𝐸s 𝐹))
201, 5, 6, 7, 8, 16, 9, 17, 18, 19ply1annig1p 33375 . 2 (𝜑 → {𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑞)‘𝐴) = (0g𝐸)} = ((RSpan‘𝑃)‘{((idlGen1p‘(𝐸s 𝐹))‘{𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑞)‘𝐴) = (0g𝐸)})}))
21 algextdeglem.z . . . 4 𝑍 = (𝐺 “ {(0g𝐿)})
2210crnggrpd 20187 . . . . . . . 8 (𝜑𝐸 ∈ Grp)
2322grpmndd 18903 . . . . . . 7 (𝜑𝐸 ∈ Mnd)
247flddrngd 20636 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐸 ∈ DivRing)
25 subrgsubg 20516 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹 ∈ (SubRing‘𝐸) → 𝐹 ∈ (SubGrp‘𝐸))
266subgss 19082 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹 ∈ (SubGrp‘𝐸) → 𝐹 ⊆ (Base‘𝐸))
2713, 25, 263syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐹 ⊆ (Base‘𝐸))
2816snssd 4813 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → {𝐴} ⊆ (Base‘𝐸))
2927, 28unssd 4186 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐹 ∪ {𝐴}) ⊆ (Base‘𝐸))
306, 24, 29fldgensdrg 33014 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})) ∈ (SubDRing‘𝐸))
31 sdrgsubrg 20679 . . . . . . . . 9 ((𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})) ∈ (SubDRing‘𝐸) → (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})) ∈ (SubRing‘𝐸))
32 subrgsubg 20516 . . . . . . . . 9 ((𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})) ∈ (SubRing‘𝐸) → (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})) ∈ (SubGrp‘𝐸))
3330, 31, 323syl 18 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})) ∈ (SubGrp‘𝐸))
349subg0cl 19089 . . . . . . . 8 ((𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})) ∈ (SubGrp‘𝐸) → (0g𝐸) ∈ (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})))
3533, 34syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (0g𝐸) ∈ (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})))
366, 24, 29fldgenssv 33015 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})) ⊆ (Base‘𝐸))
37 algextdeg.l . . . . . . . 8 𝐿 = (𝐸s (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})))
3837, 6, 9ress0g 18722 . . . . . . 7 ((𝐸 ∈ Mnd ∧ (0g𝐸) ∈ (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})) ∧ (𝐸 fldGen (𝐹 ∪ {𝐴})) ⊆ (Base‘𝐸)) → (0g𝐸) = (0g𝐿))
3923, 35, 36, 38syl3anc 1369 . . . . . 6 (𝜑 → (0g𝐸) = (0g𝐿))
4039sneqd 4641 . . . . 5 (𝜑 → {(0g𝐸)} = {(0g𝐿)})
4140imaeq2d 6063 . . . 4 (𝜑 → (𝐺 “ {(0g𝐸)}) = (𝐺 “ {(0g𝐿)}))
4221, 41eqtr4id 2787 . . 3 (𝜑𝑍 = (𝐺 “ {(0g𝐸)}))
43 algextdeglem.g . . . . 5 𝐺 = (𝑝𝑈 ↦ ((𝑂𝑝)‘𝐴))
44 algextdeglem.u . . . . . 6 𝑈 = (Base‘𝑃)
4544mpteq1i 5244 . . . . 5 (𝑝𝑈 ↦ ((𝑂𝑝)‘𝐴)) = (𝑝 ∈ (Base‘𝑃) ↦ ((𝑂𝑝)‘𝐴))
4643, 45eqtri 2756 . . . 4 𝐺 = (𝑝 ∈ (Base‘𝑃) ↦ ((𝑂𝑝)‘𝐴))
471, 5, 6, 10, 13, 16, 9, 17, 46ply1annidllem 33372 . . 3 (𝜑 → {𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑞)‘𝐴) = (0g𝐸)} = (𝐺 “ {(0g𝐸)}))
4842, 47eqtr4d 2771 . 2 (𝜑𝑍 = {𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑞)‘𝐴) = (0g𝐸)})
49 algextdeg.m . . . . 5 𝑀 = (𝐸 minPoly 𝐹)
501, 5, 6, 7, 8, 16, 9, 17, 18, 19, 49minplyval 33376 . . . 4 (𝜑 → (𝑀𝐴) = ((idlGen1p‘(𝐸s 𝐹))‘{𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑞)‘𝐴) = (0g𝐸)}))
5150sneqd 4641 . . 3 (𝜑 → {(𝑀𝐴)} = {((idlGen1p‘(𝐸s 𝐹))‘{𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑞)‘𝐴) = (0g𝐸)})})
5251fveq2d 6901 . 2 (𝜑 → ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}) = ((RSpan‘𝑃)‘{((idlGen1p‘(𝐸s 𝐹))‘{𝑞 ∈ dom 𝑂 ∣ ((𝑂𝑞)‘𝐴) = (0g𝐸)})}))
5320, 48, 523eqtr4d 2778 1 (𝜑𝑍 = ((RSpan‘𝑃)‘{(𝑀𝐴)}))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  w3a 1085   = wceq 1534  wcel 2099  {crab 3429  cun 3945  wss 3947  {csn 4629   cuni 4908  cmpt 5231  ccnv 5677  dom cdm 5678  cima 5681  cfv 6548  (class class class)co 7420  [cec 8723  Basecbs 17180  s cress 17209  0gc0g 17421   /s cqus 17487  Mndcmnd 18694  SubGrpcsubg 19075   ~QG cqg 19077  SubRingcsubrg 20506  DivRingcdr 20624  Fieldcfield 20625  SubDRingcsdrg 20674  RSpancrsp 21103  Poly1cpl1 22096   evalSub1 ces1 22232   deg1 cdg1 26000  idlGen1pcig1p 26078   fldGen cfldgen 33010   IntgRing cirng 33361   minPoly cminply 33370
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2699  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7740  ax-cnex 11195  ax-resscn 11196  ax-1cn 11197  ax-icn 11198  ax-addcl 11199  ax-addrcl 11200  ax-mulcl 11201  ax-mulrcl 11202  ax-mulcom 11203  ax-addass 11204  ax-mulass 11205  ax-distr 11206  ax-i2m1 11207  ax-1ne0 11208  ax-1rid 11209  ax-rnegex 11210  ax-rrecex 11211  ax-cnre 11212  ax-pre-lttri 11213  ax-pre-lttrn 11214  ax-pre-ltadd 11215  ax-pre-mulgt0 11216  ax-pre-sup 11217  ax-addf 11218
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2530  df-eu 2559  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3373  df-reu 3374  df-rab 3430  df-v 3473  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-tp 4634  df-op 4636  df-uni 4909  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-se 5634  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-pred 6305  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6500  df-fun 6550  df-fn 6551  df-f 6552  df-f1 6553  df-fo 6554  df-f1o 6555  df-fv 6556  df-isom 6557  df-riota 7376  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7685  df-ofr 7686  df-om 7871  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-supp 8166  df-tpos 8232  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8392  df-rdg 8431  df-1o 8487  df-er 8725  df-map 8847  df-pm 8848  df-ixp 8917  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-fsupp 9387  df-sup 9466  df-inf 9467  df-oi 9534  df-card 9963  df-pnf 11281  df-mnf 11282  df-xr 11283  df-ltxr 11284  df-le 11285  df-sub 11477  df-neg 11478  df-nn 12244  df-2 12306  df-3 12307  df-4 12308  df-5 12309  df-6 12310  df-7 12311  df-8 12312  df-9 12313  df-n0 12504  df-z 12590  df-dec 12709  df-uz 12854  df-fz 13518  df-fzo 13661  df-seq 14000  df-hash 14323  df-struct 17116  df-sets 17133  df-slot 17151  df-ndx 17163  df-base 17181  df-ress 17210  df-plusg 17246  df-mulr 17247  df-starv 17248  df-sca 17249  df-vsca 17250  df-ip 17251  df-tset 17252  df-ple 17253  df-ds 17255  df-unif 17256  df-hom 17257  df-cco 17258  df-0g 17423  df-gsum 17424  df-prds 17429  df-pws 17431  df-mre 17566  df-mrc 17567  df-acs 17569  df-mgm 18600  df-sgrp 18679  df-mnd 18695  df-mhm 18740  df-submnd 18741  df-grp 18893  df-minusg 18894  df-sbg 18895  df-mulg 19024  df-subg 19078  df-ghm 19168  df-cntz 19268  df-cmn 19737  df-abl 19738  df-mgp 20075  df-rng 20093  df-ur 20122  df-srg 20127  df-ring 20175  df-cring 20176  df-oppr 20273  df-dvdsr 20296  df-unit 20297  df-invr 20327  df-dvr 20340  df-rhm 20411  df-subrng 20483  df-subrg 20508  df-drng 20626  df-field 20627  df-sdrg 20675  df-lmod 20745  df-lss 20816  df-lsp 20856  df-sra 21058  df-rgmod 21059  df-lidl 21104  df-rsp 21105  df-rlreg 21230  df-cnfld 21280  df-assa 21787  df-asp 21788  df-ascl 21789  df-psr 21842  df-mvr 21843  df-mpl 21844  df-opsr 21846  df-evls 22018  df-evl 22019  df-psr1 22099  df-vr1 22100  df-ply1 22101  df-coe1 22102  df-evls1 22234  df-evl1 22235  df-mdeg 26001  df-deg1 26002  df-mon1 26079  df-uc1p 26080  df-q1p 26081  df-r1p 26082  df-ig1p 26083  df-fldgen 33011  df-irng 33362  df-minply 33371
This theorem is referenced by:  algextdeglem6  33390
  Copyright terms: Public domain W3C validator
OSZAR »