Theorem cayhamlem3 22036

Description: Lemma for cayhamlem4 22037. (Contributed by AV, 24-Nov-2019.) (Revised by AV, 15-Dec-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
chcoeffeq.a	⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
chcoeffeq.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
chcoeffeq.p	⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
chcoeffeq.y	⊢ 𝑌 = (𝑁 Mat 𝑃)
chcoeffeq.r	⊢ × = (.r‘𝑌)
chcoeffeq.s	⊢ − = (-g‘𝑌)
chcoeffeq.0	⊢ 0 = (0g‘𝑌)
chcoeffeq.t	⊢ 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
chcoeffeq.c	⊢ 𝐶 = (𝑁 CharPlyMat 𝑅)
chcoeffeq.k	⊢ 𝐾 = (𝐶‘𝑀)
chcoeffeq.g	⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ( 0 − ((𝑇‘𝑀) × (𝑇‘(𝑏‘0)))), if(𝑛 = (𝑠 + 1), (𝑇‘(𝑏‘𝑠)), if((𝑠 + 1) < 𝑛, 0 , ((𝑇‘(𝑏‘(𝑛 − 1))) − ((𝑇‘𝑀) × (𝑇‘(𝑏‘𝑛))))))))
chcoeffeq.w	⊢ 𝑊 = (Base‘𝑌)
chcoeffeq.1	⊢ 1 = (1r‘𝐴)
chcoeffeq.m	⊢ ∗ = ( ·𝑠 ‘𝐴)
chcoeffeq.u	⊢ 𝑈 = (𝑁 cPolyMatToMat 𝑅)
cayhamlem.e1	⊢ ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝐴))
cayhamlem.r	⊢ · = (.r‘𝐴)

Assertion

Ref	Expression
cayhamlem3	⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → ∃𝑠 ∈ ℕ ∃𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))(𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)))) = (𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛))))))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑛   𝐵,𝑛   𝑛,𝐺   𝑛,𝐾   𝑛,𝑀   𝑛,𝑁   𝑅,𝑛   𝑈,𝑛   𝑛,𝑌   1 ,𝑛   ∗ ,𝑛   𝑛,𝑏,𝑠,𝐴   𝐵,𝑏,𝑠   𝑀,𝑏,𝑠   𝑁,𝑏,𝑠   𝑃,𝑏,𝑛,𝑠   𝑅,𝑏,𝑠   𝑇,𝑏,𝑛,𝑠   𝑛,𝑊   𝑌,𝑏,𝑠   0 ,𝑛   × ,𝑛   − ,𝑏,𝑛,𝑠

Allowed substitution hints:   𝐶(𝑛,𝑠,𝑏)   · (𝑛,𝑠,𝑏)   × (𝑠,𝑏)   𝑈(𝑠,𝑏)   1 (𝑠,𝑏)   ↑ (𝑛,𝑠,𝑏)   𝐺(𝑠,𝑏)   ∗ (𝑠,𝑏)   𝐾(𝑠,𝑏)   𝑊(𝑠,𝑏)   0 (𝑠,𝑏)

Proof of Theorem cayhamlem3

Dummy variable 𝑙 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		chcoeffeq.a	. . 3 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
2		chcoeffeq.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
3		chcoeffeq.p	. . 3 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
4		chcoeffeq.y	. . 3 ⊢ 𝑌 = (𝑁 Mat 𝑃)
5		chcoeffeq.r	. . 3 ⊢ × = (.r‘𝑌)
6		chcoeffeq.s	. . 3 ⊢ − = (-g‘𝑌)
7		chcoeffeq.0	. . 3 ⊢ 0 = (0g‘𝑌)
8		chcoeffeq.t	. . 3 ⊢ 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
9		chcoeffeq.c	. . 3 ⊢ 𝐶 = (𝑁 CharPlyMat 𝑅)
10		chcoeffeq.k	. . 3 ⊢ 𝐾 = (𝐶‘𝑀)
11		chcoeffeq.g	. . 3 ⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ if(𝑛 = 0, ( 0 − ((𝑇‘𝑀) × (𝑇‘(𝑏‘0)))), if(𝑛 = (𝑠 + 1), (𝑇‘(𝑏‘𝑠)), if((𝑠 + 1) < 𝑛, 0 , ((𝑇‘(𝑏‘(𝑛 − 1))) − ((𝑇‘𝑀) × (𝑇‘(𝑏‘𝑛))))))))
12		chcoeffeq.w	. . 3 ⊢ 𝑊 = (Base‘𝑌)
13		chcoeffeq.1	. . 3 ⊢ 1 = (1r‘𝐴)
14		chcoeffeq.m	. . 3 ⊢ ∗ = ( ·𝑠 ‘𝐴)
15		chcoeffeq.u	. . 3 ⊢ 𝑈 = (𝑁 cPolyMatToMat 𝑅)
16	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15	chcoeffeq 22035	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → ∃𝑠 ∈ ℕ ∃𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))∀𝑛 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ))
17		2fveq3 6779	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑙 → (𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (𝑈‘(𝐺‘𝑙)))
18		fveq2 6774	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑛 = 𝑙 → ((coe1‘𝐾)‘𝑛) = ((coe1‘𝐾)‘𝑙))
19	18	oveq1d 7290	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑙 → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 ))
20	17, 19	eqeq12d 2754	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑙 → ((𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) ↔ (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 )))
21	20	cbvralvw 3383	. . . . 5 ⊢ (∀𝑛 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) ↔ ∀𝑙 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 ))
22		2fveq3 6779	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑙 = 𝑛 → (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (𝑈‘(𝐺‘𝑛)))
23		fveq2 6774	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑙 = 𝑛 → ((coe1‘𝐾)‘𝑙) = ((coe1‘𝐾)‘𝑛))
24	23	oveq1d 7290	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑙 = 𝑛 → (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 ) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ))
25	22, 24	eqeq12d 2754	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑙 = 𝑛 → ((𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 ) ↔ (𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 )))
26	25	rspccva 3560	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((∀𝑙 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ))
27		simprll 776	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠)))) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵))
28		eqid 2738	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
29	9, 1, 2, 3, 28	chpmatply1 21981	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝐶‘𝑀) ∈ (Base‘𝑃))
30	27, 29	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠)))) → (𝐶‘𝑀) ∈ (Base‘𝑃))
31	10, 30	eqeltrid 2843	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠)))) → 𝐾 ∈ (Base‘𝑃))
32		eqid 2738	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (coe1‘𝐾) = (coe1‘𝐾)
33		eqid 2738	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
34	32, 28, 3, 33	coe1f 21382	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝐾 ∈ (Base‘𝑃) → (coe1‘𝐾):ℕ0⟶(Base‘𝑅))
35	31, 34	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠)))) → (coe1‘𝐾):ℕ0⟶(Base‘𝑅))
36		fvex 6787	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (Base‘𝑅) ∈ V
37		nn0ex 12239	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ℕ0 ∈ V
38	36, 37	pm3.2i 471	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((Base‘𝑅) ∈ V ∧ ℕ0 ∈ V)
39		elmapg 8628	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((Base‘𝑅) ∈ V ∧ ℕ0 ∈ V) → ((coe1‘𝐾) ∈ ((Base‘𝑅) ↑m ℕ0) ↔ (coe1‘𝐾):ℕ0⟶(Base‘𝑅)))
40	38, 39	mp1i 13	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠)))) → ((coe1‘𝐾) ∈ ((Base‘𝑅) ↑m ℕ0) ↔ (coe1‘𝐾):ℕ0⟶(Base‘𝑅)))
41	35, 40	mpbird 256	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠)))) → (coe1‘𝐾) ∈ ((Base‘𝑅) ↑m ℕ0))
42		simpl 483	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠)))) → 𝑛 ∈ ℕ0)
43		cayhamlem.e1	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝐴))
44		cayhamlem.r	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ · = (.r‘𝐴)
45	33, 1, 2, 13, 14, 43, 44	cayhamlem2 22033	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ ((coe1‘𝐾) ∈ ((Base‘𝑅) ↑m ℕ0) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0)) → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 )))
46	27, 41, 42, 45	syl12anc 834	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠)))) → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 )))
47	46	adantl 482	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))))) → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 )))
48		oveq2 7283	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) → ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛))) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 )))
49	48	adantr 481	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))))) → ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛))) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 )))
50	47, 49	eqtr4d 2781	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) ∧ (𝑛 ∈ ℕ0 ∧ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))))) → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛))))
51	50	exp32 421	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) → (𝑛 ∈ ℕ0 → ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛))))))
52	51	com12 32	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 ∈ ℕ0 → ((𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) → ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛))))))
53	52	adantl 482	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((∀𝑙 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) → ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛))))))
54	26, 53	mpd 15	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((∀𝑙 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛)))))
55	54	com12 32	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) → ((∀𝑙 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛)))))
56	55	impl 456	. . . . . . . 8 ⊢ ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 )) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)) = ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛))))
57	56	mpteq2dva 5174	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 )) → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀))) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛)))))
58	57	oveq2d 7291	. . . . . 6 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ ∀𝑙 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 )) → (𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)))) = (𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛))))))
59	58	ex 413	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) → (∀𝑙 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑙)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑙) ∗ 1 ) → (𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)))) = (𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛)))))))
60	21, 59	syl5bi 241	. . . 4 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) → (∀𝑛 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) → (𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)))) = (𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛)))))))
61	60	reximdva 3203	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑠 ∈ ℕ) → (∃𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))∀𝑛 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) → ∃𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))(𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)))) = (𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛)))))))
62	61	reximdva 3203	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (∃𝑠 ∈ ℕ ∃𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))∀𝑛 ∈ ℕ0 (𝑈‘(𝐺‘𝑛)) = (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ 1 ) → ∃𝑠 ∈ ℕ ∃𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))(𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)))) = (𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛)))))))
63	16, 62	mpd 15	1 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → ∃𝑠 ∈ ℕ ∃𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))(𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘𝐾)‘𝑛) ∗ (𝑛 ↑ 𝑀)))) = (𝐴 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑛 ↑ 𝑀) · (𝑈‘(𝐺‘𝑛))))))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1086   = wceq 1539   ∈ wcel 2106  ∀wral 3064  ∃wrex 3065  Vcvv 3432  ifcif 4459   class class class wbr 5074   ↦ cmpt 5157  ⟶wf 6429  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275   ↑_m cmap 8615  Fincfn 8733  0cc0 10871  1c1 10872   + caddc 10874   < clt 11009   − cmin 11205  ℕcn 11973  ℕ₀cn0 12233  ...cfz 13239  Basecbs 16912  ._rcmulr 16963   ·_𝑠 cvsca 16966  0_gc0g 17150   Σ_g cgsu 17151  -_gcsg 18579  ._gcmg 18700  mulGrpcmgp 19720  1_rcur 19737  CRingccrg 19784  Poly₁cpl1 21348  coe₁cco1 21349   Mat cmat 21554   matToPolyMat cmat2pmat 21853   cPolyMatToMat ccpmat2mat 21854   CharPlyMat cchpmat 21975

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948  ax-addf 10950  ax-mulf 10951

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-xor 1507  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-tp 4566  df-op 4568  df-ot 4570  df-uni 4840  df-int 4880  df-iun 4926  df-iin 4927  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-se 5545  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-isom 6442  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-of 7533  df-ofr 7534  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-supp 7978  df-tpos 8042  df-cur 8083  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-2o 8298  df-er 8498  df-map 8617  df-pm 8618  df-ixp 8686  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-fsupp 9129  df-sup 9201  df-oi 9269  df-card 9697  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-div 11633  df-nn 11974  df-2 12036  df-3 12037  df-4 12038  df-5 12039  df-6 12040  df-7 12041  df-8 12042  df-9 12043  df-n0 12234  df-xnn0 12306  df-z 12320  df-dec 12438  df-uz 12583  df-rp 12731  df-fz 13240  df-fzo 13383  df-seq 13722  df-exp 13783  df-hash 14045  df-word 14218  df-lsw 14266  df-concat 14274  df-s1 14301  df-substr 14354  df-pfx 14384  df-splice 14463  df-reverse 14472  df-s2 14561  df-struct 16848  df-sets 16865  df-slot 16883  df-ndx 16895  df-base 16913  df-ress 16942  df-plusg 16975  df-mulr 16976  df-starv 16977  df-sca 16978  df-vsca 16979  df-ip 16980  df-tset 16981  df-ple 16982  df-ds 16984  df-unif 16985  df-hom 16986  df-cco 16987  df-0g 17152  df-gsum 17153  df-prds 17158  df-pws 17160  df-mre 17295  df-mrc 17296  df-acs 17298  df-mgm 18326  df-sgrp 18375  df-mnd 18386  df-mhm 18430  df-submnd 18431  df-efmnd 18508  df-grp 18580  df-minusg 18581  df-sbg 18582  df-mulg 18701  df-subg 18752  df-ghm 18832  df-gim 18875  df-cntz 18923  df-oppg 18950  df-symg 18975  df-pmtr 19050  df-psgn 19099  df-evpm 19100  df-cmn 19388  df-abl 19389  df-mgp 19721  df-ur 19738  df-srg 19742  df-ring 19785  df-cring 19786  df-oppr 19862  df-dvdsr 19883  df-unit 19884  df-invr 19914  df-dvr 19925  df-rnghom 19959  df-drng 19993  df-subrg 20022  df-lmod 20125  df-lss 20194  df-sra 20434  df-rgmod 20435  df-cnfld 20598  df-zring 20671  df-zrh 20705  df-dsmm 20939  df-frlm 20954  df-assa 21060  df-ascl 21062  df-psr 21112  df-mvr 21113  df-mpl 21114  df-opsr 21116  df-psr1 21351  df-vr1 21352  df-ply1 21353  df-coe1 21354  df-mamu 21533  df-mat 21555  df-mdet 21734  df-madu 21783  df-cpmat 21855  df-mat2pmat 21856  df-cpmat2mat 21857  df-decpmat 21912  df-pm2mp 21942  df-chpmat 21976

This theorem is referenced by:  cayhamlem4  22037