MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  chpmatply1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem chpmatply1 20577
Description: The characteristic polynomial of a (square) matrix over a commutative ring is a polynomial, see also the following remark in [Lang], p. 561: "[the characteristic polynomial] is an element of k[t]". (Contributed by AV, 2-Aug-2019.) (Proof shortened by AV, 29-Nov-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
chpmatply1.c 𝐶 = (𝑁 CharPlyMat 𝑅)
chpmatply1.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
chpmatply1.b 𝐵 = (Base‘𝐴)
chpmatply1.p 𝑃 = (Poly1𝑅)
chpmatply1.e 𝐸 = (Base‘𝑃)
Assertion
Ref Expression
chpmatply1 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → (𝐶𝑀) ∈ 𝐸)

Proof of Theorem chpmatply1
StepHypRef Expression
1 chpmatply1.c . . 3 𝐶 = (𝑁 CharPlyMat 𝑅)
2 chpmatply1.a . . 3 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
3 chpmatply1.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝐴)
4 chpmatply1.p . . 3 𝑃 = (Poly1𝑅)
5 eqid 2621 . . 3 (𝑁 Mat 𝑃) = (𝑁 Mat 𝑃)
6 eqid 2621 . . 3 (𝑁 maDet 𝑃) = (𝑁 maDet 𝑃)
7 eqid 2621 . . 3 (-g‘(𝑁 Mat 𝑃)) = (-g‘(𝑁 Mat 𝑃))
8 eqid 2621 . . 3 (var1𝑅) = (var1𝑅)
9 eqid 2621 . . 3 ( ·𝑠 ‘(𝑁 Mat 𝑃)) = ( ·𝑠 ‘(𝑁 Mat 𝑃))
10 eqid 2621 . . 3 (𝑁 matToPolyMat 𝑅) = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
11 eqid 2621 . . 3 (1r‘(𝑁 Mat 𝑃)) = (1r‘(𝑁 Mat 𝑃))
121, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11chpmatval 20576 . 2 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → (𝐶𝑀) = ((𝑁 maDet 𝑃)‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(𝑁 Mat 𝑃))(1r‘(𝑁 Mat 𝑃)))(-g‘(𝑁 Mat 𝑃))((𝑁 matToPolyMat 𝑅)‘𝑀))))
134ply1crng 19508 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ CRing)
14133ad2ant2 1081 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → 𝑃 ∈ CRing)
15 crngring 18498 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
16 eqid 2621 . . . . 5 (((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(𝑁 Mat 𝑃))(1r‘(𝑁 Mat 𝑃)))(-g‘(𝑁 Mat 𝑃))((𝑁 matToPolyMat 𝑅)‘𝑀)) = (((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(𝑁 Mat 𝑃))(1r‘(𝑁 Mat 𝑃)))(-g‘(𝑁 Mat 𝑃))((𝑁 matToPolyMat 𝑅)‘𝑀))
172, 3, 4, 5, 8, 10, 7, 9, 11, 16chmatcl 20573 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(𝑁 Mat 𝑃))(1r‘(𝑁 Mat 𝑃)))(-g‘(𝑁 Mat 𝑃))((𝑁 matToPolyMat 𝑅)‘𝑀)) ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑃)))
1815, 17syl3an2 1357 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → (((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(𝑁 Mat 𝑃))(1r‘(𝑁 Mat 𝑃)))(-g‘(𝑁 Mat 𝑃))((𝑁 matToPolyMat 𝑅)‘𝑀)) ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑃)))
19 eqid 2621 . . . 4 (Base‘(𝑁 Mat 𝑃)) = (Base‘(𝑁 Mat 𝑃))
20 chpmatply1.e . . . 4 𝐸 = (Base‘𝑃)
216, 5, 19, 20mdetcl 20342 . . 3 ((𝑃 ∈ CRing ∧ (((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(𝑁 Mat 𝑃))(1r‘(𝑁 Mat 𝑃)))(-g‘(𝑁 Mat 𝑃))((𝑁 matToPolyMat 𝑅)‘𝑀)) ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑃))) → ((𝑁 maDet 𝑃)‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(𝑁 Mat 𝑃))(1r‘(𝑁 Mat 𝑃)))(-g‘(𝑁 Mat 𝑃))((𝑁 matToPolyMat 𝑅)‘𝑀))) ∈ 𝐸)
2214, 18, 21syl2anc 692 . 2 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → ((𝑁 maDet 𝑃)‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(𝑁 Mat 𝑃))(1r‘(𝑁 Mat 𝑃)))(-g‘(𝑁 Mat 𝑃))((𝑁 matToPolyMat 𝑅)‘𝑀))) ∈ 𝐸)
2312, 22eqeltrd 2698 1 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀𝐵) → (𝐶𝑀) ∈ 𝐸)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  cfv 5857  (class class class)co 6615  Fincfn 7915  Basecbs 15800   ·𝑠 cvsca 15885  -gcsg 17364  1rcur 18441  Ringcrg 18487  CRingccrg 18488  var1cv1 19486  Poly1cpl1 19487   Mat cmat 20153   maDet cmdat 20330   matToPolyMat cmat2pmat 20449   CharPlyMat cchpmat 20571
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 4741  ax-sep 4751  ax-nul 4759  ax-pow 4813  ax-pr 4877  ax-un 6914  ax-inf2 8498  ax-cnex 9952  ax-resscn 9953  ax-1cn 9954  ax-icn 9955  ax-addcl 9956  ax-addrcl 9957  ax-mulcl 9958  ax-mulrcl 9959  ax-mulcom 9960  ax-addass 9961  ax-mulass 9962  ax-distr 9963  ax-i2m1 9964  ax-1ne0 9965  ax-1rid 9966  ax-rnegex 9967  ax-rrecex 9968  ax-cnre 9969  ax-pre-lttri 9970  ax-pre-lttrn 9971  ax-pre-ltadd 9972  ax-pre-mulgt0 9973  ax-addf 9975  ax-mulf 9976
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 2913  df-rex 2914  df-reu 2915  df-rmo 2916  df-rab 2917  df-v 3192  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3898  df-if 4065  df-pw 4138  df-sn 4156  df-pr 4158  df-tp 4160  df-op 4162  df-ot 4164  df-uni 4410  df-int 4448  df-iun 4494  df-iin 4495  df-br 4624  df-opab 4684  df-mpt 4685  df-tr 4723  df-eprel 4995  df-id 4999  df-po 5005  df-so 5006  df-fr 5043  df-se 5044  df-we 5045  df-xp 5090  df-rel 5091  df-cnv 5092  df-co 5093  df-dm 5094  df-rn 5095  df-res 5096  df-ima 5097  df-pred 5649  df-ord 5695  df-on 5696  df-lim 5697  df-suc 5698  df-iota 5820  df-fun 5859  df-fn 5860  df-f 5861  df-f1 5862  df-fo 5863  df-f1o 5864  df-fv 5865  df-isom 5866  df-riota 6576  df-ov 6618  df-oprab 6619  df-mpt2 6620  df-of 6862  df-ofr 6863  df-om 7028  df-1st 7128  df-2nd 7129  df-supp 7256  df-tpos 7312  df-wrecs 7367  df-recs 7428  df-rdg 7466  df-1o 7520  df-2o 7521  df-oadd 7524  df-er 7702  df-map 7819  df-pm 7820  df-ixp 7869  df-en 7916  df-dom 7917  df-sdom 7918  df-fin 7919  df-fsupp 8236  df-sup 8308  df-oi 8375  df-card 8725  df-pnf 10036  df-mnf 10037  df-xr 10038  df-ltxr 10039  df-le 10040  df-sub 10228  df-neg 10229  df-div 10645  df-nn 10981  df-2 11039  df-3 11040  df-4 11041  df-5 11042  df-6 11043  df-7 11044  df-8 11045  df-9 11046  df-n0 11253  df-xnn0 11324  df-z 11338  df-dec 11454  df-uz 11648  df-rp 11793  df-fz 12285  df-fzo 12423  df-seq 12758  df-exp 12817  df-hash 13074  df-word 13254  df-lsw 13255  df-concat 13256  df-s1 13257  df-substr 13258  df-splice 13259  df-reverse 13260  df-s2 13546  df-struct 15802  df-ndx 15803  df-slot 15804  df-base 15805  df-sets 15806  df-ress 15807  df-plusg 15894  df-mulr 15895  df-starv 15896  df-sca 15897  df-vsca 15898  df-ip 15899  df-tset 15900  df-ple 15901  df-ds 15904  df-unif 15905  df-hom 15906  df-cco 15907  df-0g 16042  df-gsum 16043  df-prds 16048  df-pws 16050  df-mre 16186  df-mrc 16187  df-acs 16189  df-mgm 17182  df-sgrp 17224  df-mnd 17235  df-mhm 17275  df-submnd 17276  df-grp 17365  df-minusg 17366  df-sbg 17367  df-mulg 17481  df-subg 17531  df-ghm 17598  df-gim 17641  df-cntz 17690  df-oppg 17716  df-symg 17738  df-pmtr 17802  df-psgn 17851  df-cmn 18135  df-abl 18136  df-mgp 18430  df-ur 18442  df-ring 18489  df-cring 18490  df-oppr 18563  df-dvdsr 18581  df-unit 18582  df-invr 18612  df-dvr 18623  df-rnghom 18655  df-drng 18689  df-subrg 18718  df-lmod 18805  df-lss 18873  df-sra 19112  df-rgmod 19113  df-ascl 19254  df-psr 19296  df-mvr 19297  df-mpl 19298  df-opsr 19300  df-psr1 19490  df-vr1 19491  df-ply1 19492  df-cnfld 19687  df-zring 19759  df-zrh 19792  df-dsmm 20016  df-frlm 20031  df-mamu 20130  df-mat 20154  df-mdet 20331  df-mat2pmat 20452  df-chpmat 20572
This theorem is referenced by:  chmaidscmat  20593  cpmidgsum  20613  cpmidgsumm2pm  20614  cpmidpmatlem2  20616  cpmidpmatlem3  20617  chcoeffeqlem  20630  cayhamlem3  20632  cayleyhamilton1  20637
  Copyright terms: Public domain W3C validator