MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  chfacfscmulcl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem chfacfscmulcl 21395
Description: Closure of a scaled value of the "characteristic factor function". (Contributed by AV, 9-Nov-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
chfacfisf.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
chfacfisf.b 𝐵 = (Base‘𝐴)
chfacfisf.p 𝑃 = (Poly1𝑅)
chfacfisf.y 𝑌 = (𝑁 Mat 𝑃)
chfacfisf.r × = (.r𝑌)
chfacfisf.s = (-g𝑌)
chfacfisf.0 0 = (0g𝑌)
chfacfisf.t 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
chfacfisf.g 𝐺 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ( 0 ((𝑇𝑀) × (𝑇‘(𝑏‘0)))), if(𝑛 = (𝑠 + 1), (𝑇‘(𝑏𝑠)), if((𝑠 + 1) < 𝑛, 0 , ((𝑇‘(𝑏‘(𝑛 − 1))) ((𝑇𝑀) × (𝑇‘(𝑏𝑛))))))))
chfacfscmulcl.x 𝑋 = (var1𝑅)
chfacfscmulcl.m · = ( ·𝑠𝑌)
chfacfscmulcl.e = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
Assertion
Ref Expression
chfacfscmulcl (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐾 𝑋) · (𝐺𝐾)) ∈ (Base‘𝑌))
Distinct variable groups:   𝐵,𝑛   𝑛,𝑀   𝑛,𝑁   𝑅,𝑛   𝑛,𝑌   𝑛,𝑏   𝑛,𝑠
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑛,𝑠,𝑏)   𝐵(𝑠,𝑏)   𝑃(𝑛,𝑠,𝑏)   𝑅(𝑠,𝑏)   𝑇(𝑛,𝑠,𝑏)   · (𝑛,𝑠,𝑏)   × (𝑛,𝑠,𝑏)   (𝑛,𝑠,𝑏)   𝐺(𝑛,𝑠,𝑏)   𝐾(𝑛,𝑠,𝑏)   𝑀(𝑠,𝑏)   (𝑛,𝑠,𝑏)   𝑁(𝑠,𝑏)   𝑋(𝑛,𝑠,𝑏)   𝑌(𝑠,𝑏)   0 (𝑛,𝑠,𝑏)

Proof of Theorem chfacfscmulcl
StepHypRef Expression
1 crngring 19239 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
2 chfacfisf.p . . . . . 6 𝑃 = (Poly1𝑅)
3 chfacfisf.y . . . . . 6 𝑌 = (𝑁 Mat 𝑃)
42, 3pmatlmod 21232 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑌 ∈ LMod)
51, 4sylan2 592 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) → 𝑌 ∈ LMod)
653adant3 1124 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → 𝑌 ∈ LMod)
763ad2ant1 1125 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝑌 ∈ LMod)
82ply1ring 20346 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
91, 8syl 17 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ Ring)
1093ad2ant2 1126 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → 𝑃 ∈ Ring)
11 eqid 2821 . . . . . . 7 (mulGrp‘𝑃) = (mulGrp‘𝑃)
1211ringmgp 19234 . . . . . 6 (𝑃 ∈ Ring → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
1310, 12syl 17 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
14133ad2ant1 1125 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
15 simp3 1130 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐾 ∈ ℕ0)
1613ad2ant2 1126 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → 𝑅 ∈ Ring)
17 chfacfscmulcl.x . . . . . . 7 𝑋 = (var1𝑅)
18 eqid 2821 . . . . . . 7 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
1917, 2, 18vr1cl 20315 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
2016, 19syl 17 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
21203ad2ant1 1125 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
2211, 18mgpbas 19176 . . . . 5 (Base‘𝑃) = (Base‘(mulGrp‘𝑃))
23 chfacfscmulcl.e . . . . 5 = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
2422, 23mulgnn0cl 18184 . . . 4 (((mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd ∧ 𝐾 ∈ ℕ0𝑋 ∈ (Base‘𝑃)) → (𝐾 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
2514, 15, 21, 24syl3anc 1363 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐾 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
262ply1crng 20296 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ CRing)
2726anim2i 616 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ CRing))
28273adant3 1124 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ CRing))
293matsca2 20959 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ CRing) → 𝑃 = (Scalar‘𝑌))
3028, 29syl 17 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → 𝑃 = (Scalar‘𝑌))
3130eqcomd 2827 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → (Scalar‘𝑌) = 𝑃)
3231fveq2d 6668 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → (Base‘(Scalar‘𝑌)) = (Base‘𝑃))
33323ad2ant1 1125 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (Base‘(Scalar‘𝑌)) = (Base‘𝑃))
3425, 33eleqtrrd 2916 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐾 𝑋) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑌)))
35 chfacfisf.a . . . . . 6 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
36 chfacfisf.b . . . . . 6 𝐵 = (Base‘𝐴)
37 chfacfisf.r . . . . . 6 × = (.r𝑌)
38 chfacfisf.s . . . . . 6 = (-g𝑌)
39 chfacfisf.0 . . . . . 6 0 = (0g𝑌)
40 chfacfisf.t . . . . . 6 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
41 chfacfisf.g . . . . . 6 𝐺 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ( 0 ((𝑇𝑀) × (𝑇‘(𝑏‘0)))), if(𝑛 = (𝑠 + 1), (𝑇‘(𝑏𝑠)), if((𝑠 + 1) < 𝑛, 0 , ((𝑇‘(𝑏‘(𝑛 − 1))) ((𝑇𝑀) × (𝑇‘(𝑏𝑛))))))))
4235, 36, 2, 3, 37, 38, 39, 40, 41chfacfisf 21392 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠)))) → 𝐺:ℕ0⟶(Base‘𝑌))
431, 42syl3anl2 1405 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠)))) → 𝐺:ℕ0⟶(Base‘𝑌))
44433adant3 1124 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐺:ℕ0⟶(Base‘𝑌))
4544, 15ffvelrnd 6845 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐺𝐾) ∈ (Base‘𝑌))
46 eqid 2821 . . 3 (Base‘𝑌) = (Base‘𝑌)
47 eqid 2821 . . 3 (Scalar‘𝑌) = (Scalar‘𝑌)
48 chfacfscmulcl.m . . 3 · = ( ·𝑠𝑌)
49 eqid 2821 . . 3 (Base‘(Scalar‘𝑌)) = (Base‘(Scalar‘𝑌))
5046, 47, 48, 49lmodvscl 19582 . 2 ((𝑌 ∈ LMod ∧ (𝐾 𝑋) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑌)) ∧ (𝐺𝐾) ∈ (Base‘𝑌)) → ((𝐾 𝑋) · (𝐺𝐾)) ∈ (Base‘𝑌))
517, 34, 45, 50syl3anc 1363 1 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐾 𝑋) · (𝐺𝐾)) ∈ (Base‘𝑌))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 396  w3a 1079   = wceq 1528  wcel 2105  ifcif 4465   class class class wbr 5058  cmpt 5138  wf 6345  cfv 6349  (class class class)co 7145  m cmap 8396  Fincfn 8498  0cc0 10526  1c1 10527   + caddc 10529   < clt 10664  cmin 10859  cn 11627  0cn0 11886  ...cfz 12882  Basecbs 16473  .rcmulr 16556  Scalarcsca 16558   ·𝑠 cvsca 16559  0gc0g 16703  Mndcmnd 17901  -gcsg 18045  .gcmg 18164  mulGrpcmgp 19170  Ringcrg 19228  CRingccrg 19229  LModclmod 19565  var1cv1 20274  Poly1cpl1 20275   Mat cmat 20946   matToPolyMat cmat2pmat 21242
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1787  ax-4 1801  ax-5 1902  ax-6 1961  ax-7 2006  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2151  ax-12 2167  ax-ext 2793  ax-rep 5182  ax-sep 5195  ax-nul 5202  ax-pow 5258  ax-pr 5321  ax-un 7450  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 842  df-3or 1080  df-3an 1081  df-tru 1531  df-ex 1772  df-nf 1776  df-sb 2061  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3497  df-sbc 3772  df-csb 3883  df-dif 3938  df-un 3940  df-in 3942  df-ss 3951  df-pss 3953  df-nul 4291  df-if 4466  df-pw 4539  df-sn 4560  df-pr 4562  df-tp 4564  df-op 4566  df-ot 4568  df-uni 4833  df-int 4870  df-iun 4914  df-iin 4915  df-br 5059  df-opab 5121  df-mpt 5139  df-tr 5165  df-id 5454  df-eprel 5459  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5508  df-se 5509  df-we 5510  df-xp 5555  df-rel 5556  df-cnv 5557  df-co 5558  df-dm 5559  df-rn 5560  df-res 5561  df-ima 5562  df-pred 6142  df-ord 6188  df-on 6189  df-lim 6190  df-suc 6191  df-iota 6308  df-fun 6351  df-fn 6352  df-f 6353  df-f1 6354  df-fo 6355  df-f1o 6356  df-fv 6357  df-isom 6358  df-riota 7103  df-ov 7148  df-oprab 7149  df-mpo 7150  df-of 7398  df-ofr 7399  df-om 7569  df-1st 7680  df-2nd 7681  df-supp 7822  df-wrecs 7938  df-recs 7999  df-rdg 8037  df-1o 8093  df-2o 8094  df-oadd 8097  df-er 8279  df-map 8398  df-pm 8399  df-ixp 8451  df-en 8499  df-dom 8500  df-sdom 8501  df-fin 8502  df-fsupp 8823  df-sup 8895  df-oi 8963  df-card 9357  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-nn 11628  df-2 11689  df-3 11690  df-4 11691  df-5 11692  df-6 11693  df-7 11694  df-8 11695  df-9 11696  df-n0 11887  df-z 11971  df-dec 12088  df-uz 12233  df-fz 12883  df-fzo 13024  df-seq 13360  df-hash 13681  df-struct 16475  df-ndx 16476  df-slot 16477  df-base 16479  df-sets 16480  df-ress 16481  df-plusg 16568  df-mulr 16569  df-sca 16571  df-vsca 16572  df-ip 16573  df-tset 16574  df-ple 16575  df-ds 16577  df-hom 16579  df-cco 16580  df-0g 16705  df-gsum 16706  df-prds 16711  df-pws 16713  df-mre 16847  df-mrc 16848  df-acs 16850  df-mgm 17842  df-sgrp 17891  df-mnd 17902  df-mhm 17946  df-submnd 17947  df-grp 18046  df-minusg 18047  df-sbg 18048  df-mulg 18165  df-subg 18216  df-ghm 18296  df-cntz 18387  df-cmn 18839  df-abl 18840  df-mgp 19171  df-ur 19183  df-ring 19230  df-cring 19231  df-subrg 19464  df-lmod 19567  df-lss 19635  df-sra 19875  df-rgmod 19876  df-ascl 20017  df-psr 20066  df-mvr 20067  df-mpl 20068  df-opsr 20070  df-psr1 20278  df-vr1 20279  df-ply1 20280  df-dsmm 20806  df-frlm 20821  df-mamu 20925  df-mat 20947  df-mat2pmat 21245
This theorem is referenced by:  chfacfscmulgsum  21398
  Copyright terms: Public domain W3C validator