MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  chpmat0d Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem chpmat0d 20558
Description: The characteristic polynomial of the empty matrix. (Contributed by AV, 6-Aug-2019.)
Hypothesis
Ref Expression
chpmat0.c 𝐶 = (∅ CharPlyMat 𝑅)
Assertion
Ref Expression
chpmat0d (𝑅 ∈ Ring → (𝐶‘∅) = (1r‘(Poly1𝑅)))

Proof of Theorem chpmat0d
StepHypRef Expression
1 0fin 8132 . . . 4 ∅ ∈ Fin
21a1i 11 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ Fin)
3 id 22 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Ring)
4 0ex 4750 . . . . 5 ∅ ∈ V
54snid 4179 . . . 4 ∅ ∈ {∅}
6 mat0dimbas0 20191 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → (Base‘(∅ Mat 𝑅)) = {∅})
75, 6syl5eleqr 2705 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat 𝑅)))
8 chpmat0.c . . . 4 𝐶 = (∅ CharPlyMat 𝑅)
9 eqid 2621 . . . 4 (∅ Mat 𝑅) = (∅ Mat 𝑅)
10 eqid 2621 . . . 4 (Base‘(∅ Mat 𝑅)) = (Base‘(∅ Mat 𝑅))
11 eqid 2621 . . . 4 (Poly1𝑅) = (Poly1𝑅)
12 eqid 2621 . . . 4 (∅ Mat (Poly1𝑅)) = (∅ Mat (Poly1𝑅))
13 eqid 2621 . . . 4 (∅ maDet (Poly1𝑅)) = (∅ maDet (Poly1𝑅))
14 eqid 2621 . . . 4 (-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = (-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))
15 eqid 2621 . . . 4 (var1𝑅) = (var1𝑅)
16 eqid 2621 . . . 4 ( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = ( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))
17 eqid 2621 . . . 4 (∅ matToPolyMat 𝑅) = (∅ matToPolyMat 𝑅)
18 eqid 2621 . . . 4 (1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = (1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))
198, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18chpmatval 20555 . . 3 ((∅ ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat 𝑅))) → (𝐶‘∅) = ((∅ maDet (Poly1𝑅))‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
202, 3, 7, 19syl3anc 1323 . 2 (𝑅 ∈ Ring → (𝐶‘∅) = ((∅ maDet (Poly1𝑅))‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
2111ply1ring 19537 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → (Poly1𝑅) ∈ Ring)
22 mdet0pr 20317 . . . . 5 ((Poly1𝑅) ∈ Ring → (∅ maDet (Poly1𝑅)) = {⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩})
2322fveq1d 6150 . . . 4 ((Poly1𝑅) ∈ Ring → ((∅ maDet (Poly1𝑅))‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
2421, 23syl 17 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → ((∅ maDet (Poly1𝑅))‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
2512mat0dimid 20193 . . . . . . . . . 10 ((Poly1𝑅) ∈ Ring → (1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = ∅)
2621, 25syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring → (1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = ∅)
2726oveq2d 6620 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → ((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))) = ((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅))
28 eqid 2621 . . . . . . . . . 10 (Base‘(Poly1𝑅)) = (Base‘(Poly1𝑅))
2915, 11, 28vr1cl 19506 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring → (var1𝑅) ∈ (Base‘(Poly1𝑅)))
3012mat0dimscm 20194 . . . . . . . . 9 (((Poly1𝑅) ∈ Ring ∧ (var1𝑅) ∈ (Base‘(Poly1𝑅))) → ((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅) = ∅)
3121, 29, 30syl2anc 692 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → ((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅) = ∅)
3227, 31eqtrd 2655 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → ((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))) = ∅)
33 d0mat2pmat 20462 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → ((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅) = ∅)
3432, 33oveq12d 6622 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅)) = (∅(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅))
3512matring 20168 . . . . . . . . 9 ((∅ ∈ Fin ∧ (Poly1𝑅) ∈ Ring) → (∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Ring)
361, 21, 35sylancr 694 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → (∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Ring)
37 ringgrp 18473 . . . . . . . 8 ((∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Ring → (∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Grp)
3836, 37syl 17 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → (∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Grp)
39 mat0dimbas0 20191 . . . . . . . . 9 ((Poly1𝑅) ∈ Ring → (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = {∅})
4021, 39syl 17 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = {∅})
415, 40syl5eleqr 2705 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))
42 eqid 2621 . . . . . . . 8 (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))
43 eqid 2621 . . . . . . . 8 (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))
4442, 43, 14grpsubid 17420 . . . . . . 7 (((∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Grp ∧ ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))) → (∅(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅) = (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))
4538, 41, 44syl2anc 692 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (∅(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅) = (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))
4634, 45eqtrd 2655 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → (((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅)) = (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))
4746fveq2d 6152 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))))
4812mat0dim0 20192 . . . . . . 7 ((Poly1𝑅) ∈ Ring → (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = ∅)
4921, 48syl 17 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = ∅)
5049fveq2d 6152 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘∅))
51 fvex 6158 . . . . . 6 (1r‘(Poly1𝑅)) ∈ V
524, 51fvsn 6400 . . . . 5 ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘∅) = (1r‘(Poly1𝑅))
5350, 52syl6eq 2671 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))) = (1r‘(Poly1𝑅)))
5447, 53eqtrd 2655 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = (1r‘(Poly1𝑅)))
5524, 54eqtrd 2655 . 2 (𝑅 ∈ Ring → ((∅ maDet (Poly1𝑅))‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = (1r‘(Poly1𝑅)))
5620, 55eqtrd 2655 1 (𝑅 ∈ Ring → (𝐶‘∅) = (1r‘(Poly1𝑅)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4   = wceq 1480  wcel 1987  c0 3891  {csn 4148  cop 4154  cfv 5847  (class class class)co 6604  Fincfn 7899  Basecbs 15781   ·𝑠 cvsca 15866  0gc0g 16021  Grpcgrp 17343  -gcsg 17345  1rcur 18422  Ringcrg 18468  var1cv1 19465  Poly1cpl1 19466   Mat cmat 20132   maDet cmdat 20309   matToPolyMat cmat2pmat 20428   CharPlyMat cchpmat 20550
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4731  ax-sep 4741  ax-nul 4749  ax-pow 4803  ax-pr 4867  ax-un 6902  ax-inf2 8482  ax-cnex 9936  ax-resscn 9937  ax-1cn 9938  ax-icn 9939  ax-addcl 9940  ax-addrcl 9941  ax-mulcl 9942  ax-mulrcl 9943  ax-mulcom 9944  ax-addass 9945  ax-mulass 9946  ax-distr 9947  ax-i2m1 9948  ax-1ne0 9949  ax-1rid 9950  ax-rnegex 9951  ax-rrecex 9952  ax-cnre 9953  ax-pre-lttri 9954  ax-pre-lttrn 9955  ax-pre-ltadd 9956  ax-pre-mulgt0 9957  ax-addf 9959  ax-mulf 9960
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-xor 1462  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3418  df-csb 3515  df-dif 3558  df-un 3560  df-in 3562  df-ss 3569  df-pss 3571  df-nul 3892  df-if 4059  df-pw 4132  df-sn 4149  df-pr 4151  df-tp 4153  df-op 4155  df-ot 4157  df-uni 4403  df-int 4441  df-iun 4487  df-iin 4488  df-br 4614  df-opab 4674  df-mpt 4675  df-tr 4713  df-eprel 4985  df-id 4989  df-po 4995  df-so 4996  df-fr 5033  df-se 5034  df-we 5035  df-xp 5080  df-rel 5081  df-cnv 5082  df-co 5083  df-dm 5084  df-rn 5085  df-res 5086  df-ima 5087  df-pred 5639  df-ord 5685  df-on 5686  df-lim 5687  df-suc 5688  df-iota 5810  df-fun 5849  df-fn 5850  df-f 5851  df-f1 5852  df-fo 5853  df-f1o 5854  df-fv 5855  df-isom 5856  df-riota 6565  df-ov 6607  df-oprab 6608  df-mpt2 6609  df-of 6850  df-ofr 6851  df-om 7013  df-1st 7113  df-2nd 7114  df-supp 7241  df-tpos 7297  df-wrecs 7352  df-recs 7413  df-rdg 7451  df-1o 7505  df-2o 7506  df-oadd 7509  df-er 7687  df-map 7804  df-pm 7805  df-ixp 7853  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-fin 7903  df-fsupp 8220  df-sup 8292  df-oi 8359  df-card 8709  df-pnf 10020  df-mnf 10021  df-xr 10022  df-ltxr 10023  df-le 10024  df-sub 10212  df-neg 10213  df-div 10629  df-nn 10965  df-2 11023  df-3 11024  df-4 11025  df-5 11026  df-6 11027  df-7 11028  df-8 11029  df-9 11030  df-n0 11237  df-xnn0 11308  df-z 11322  df-dec 11438  df-uz 11632  df-rp 11777  df-fz 12269  df-fzo 12407  df-seq 12742  df-exp 12801  df-hash 13058  df-word 13238  df-lsw 13239  df-concat 13240  df-s1 13241  df-substr 13242  df-splice 13243  df-reverse 13244  df-s2 13530  df-struct 15783  df-ndx 15784  df-slot 15785  df-base 15786  df-sets 15787  df-ress 15788  df-plusg 15875  df-mulr 15876  df-starv 15877  df-sca 15878  df-vsca 15879  df-ip 15880  df-tset 15881  df-ple 15882  df-ds 15885  df-unif 15886  df-hom 15887  df-cco 15888  df-0g 16023  df-gsum 16024  df-prds 16029  df-pws 16031  df-mre 16167  df-mrc 16168  df-acs 16170  df-mgm 17163  df-sgrp 17205  df-mnd 17216  df-mhm 17256  df-submnd 17257  df-grp 17346  df-minusg 17347  df-sbg 17348  df-mulg 17462  df-subg 17512  df-ghm 17579  df-gim 17622  df-cntz 17671  df-oppg 17697  df-symg 17719  df-pmtr 17783  df-psgn 17832  df-evpm 17833  df-cmn 18116  df-abl 18117  df-mgp 18411  df-ur 18423  df-ring 18470  df-cring 18471  df-oppr 18544  df-dvdsr 18562  df-unit 18563  df-invr 18593  df-dvr 18604  df-rnghom 18636  df-drng 18670  df-subrg 18699  df-lmod 18786  df-lss 18852  df-sra 19091  df-rgmod 19092  df-psr 19275  df-mvr 19276  df-mpl 19277  df-opsr 19279  df-psr1 19469  df-vr1 19470  df-ply1 19471  df-cnfld 19666  df-zring 19738  df-zrh 19771  df-dsmm 19995  df-frlm 20010  df-mamu 20109  df-mat 20133  df-mdet 20310  df-mat2pmat 20431  df-chpmat 20551
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator