MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  cayleyhamilton0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cayleyhamilton0 22765
Description: The Cayley-Hamilton theorem: A matrix over a commutative ring "satisfies its own characteristic equation". This version of cayleyhamilton 22766 provides definitions not used in the theorem itself, but in its proof to make it clearer, more readable and shorter compared with a proof without them (see cayleyhamiltonALT 22767)! (Contributed by AV, 25-Nov-2019.) (Revised by AV, 15-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
cayleyhamilton0.a ๐ด = (๐‘ Mat ๐‘…)
cayleyhamilton0.b ๐ต = (Baseโ€˜๐ด)
cayleyhamilton0.0 0 = (0gโ€˜๐ด)
cayleyhamilton0.1 1 = (1rโ€˜๐ด)
cayleyhamilton0.m โˆ— = ( ยท๐‘  โ€˜๐ด)
cayleyhamilton0.e1 โ†‘ = (.gโ€˜(mulGrpโ€˜๐ด))
cayleyhamilton0.c ๐ถ = (๐‘ CharPlyMat ๐‘…)
cayleyhamilton0.k ๐พ = (coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))
cayleyhamilton0.p ๐‘ƒ = (Poly1โ€˜๐‘…)
cayleyhamilton0.y ๐‘Œ = (๐‘ Mat ๐‘ƒ)
cayleyhamilton0.r ร— = (.rโ€˜๐‘Œ)
cayleyhamilton0.s โˆ’ = (-gโ€˜๐‘Œ)
cayleyhamilton0.z ๐‘ = (0gโ€˜๐‘Œ)
cayleyhamilton0.w ๐‘Š = (Baseโ€˜๐‘Œ)
cayleyhamilton0.e2 ๐ธ = (.gโ€˜(mulGrpโ€˜๐‘Œ))
cayleyhamilton0.t ๐‘‡ = (๐‘ matToPolyMat ๐‘…)
cayleyhamilton0.g ๐บ = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if(๐‘› = 0, (๐‘ โˆ’ ((๐‘‡โ€˜๐‘€) ร— (๐‘‡โ€˜(๐‘โ€˜0)))), if(๐‘› = (๐‘  + 1), (๐‘‡โ€˜(๐‘โ€˜๐‘ )), if((๐‘  + 1) < ๐‘›, ๐‘, ((๐‘‡โ€˜(๐‘โ€˜(๐‘› โˆ’ 1))) โˆ’ ((๐‘‡โ€˜๐‘€) ร— (๐‘‡โ€˜(๐‘โ€˜๐‘›))))))))
cayleyhamilton0.u ๐‘ˆ = (๐‘ cPolyMatToMat ๐‘…)
Assertion
Ref Expression
cayleyhamilton0 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 )
Distinct variable groups:   ๐ด,๐‘,๐‘›,๐‘    ๐ต,๐‘,๐‘›,๐‘    ๐ถ,๐‘›   ๐‘›,๐ธ   ๐‘›,๐บ   ๐พ,๐‘,๐‘    ๐‘€,๐‘,๐‘›,๐‘    ๐‘,๐‘,๐‘›,๐‘    ๐‘ƒ,๐‘,๐‘›,๐‘    ๐‘…,๐‘,๐‘›,๐‘    ๐‘‡,๐‘,๐‘›,๐‘    ๐‘ˆ,๐‘›   ๐‘›,๐‘Š   ๐‘Œ,๐‘,๐‘›,๐‘    ๐‘›,๐‘   โˆ— ,๐‘,๐‘›,๐‘    โˆ’ ,๐‘,๐‘›,๐‘    0 ,๐‘,๐‘    1 ,๐‘›   ร— ,๐‘›   โ†‘ ,๐‘,๐‘›,๐‘ 
Allowed substitution hints:   ๐ถ(๐‘ ,๐‘)   ร— (๐‘ ,๐‘)   ๐‘ˆ(๐‘ ,๐‘)   1 (๐‘ ,๐‘)   ๐ธ(๐‘ ,๐‘)   ๐บ(๐‘ ,๐‘)   ๐พ(๐‘›)   ๐‘Š(๐‘ ,๐‘)   0 (๐‘›)   ๐‘(๐‘ ,๐‘)

Proof of Theorem cayleyhamilton0
Dummy variable ๐‘™ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cayleyhamilton0.a . . 3 ๐ด = (๐‘ Mat ๐‘…)
2 cayleyhamilton0.b . . 3 ๐ต = (Baseโ€˜๐ด)
3 cayleyhamilton0.p . . 3 ๐‘ƒ = (Poly1โ€˜๐‘…)
4 cayleyhamilton0.y . . 3 ๐‘Œ = (๐‘ Mat ๐‘ƒ)
5 cayleyhamilton0.r . . 3 ร— = (.rโ€˜๐‘Œ)
6 cayleyhamilton0.s . . 3 โˆ’ = (-gโ€˜๐‘Œ)
7 cayleyhamilton0.z . . 3 ๐‘ = (0gโ€˜๐‘Œ)
8 cayleyhamilton0.t . . 3 ๐‘‡ = (๐‘ matToPolyMat ๐‘…)
9 cayleyhamilton0.c . . 3 ๐ถ = (๐‘ CharPlyMat ๐‘…)
10 eqid 2727 . . 3 (๐ถโ€˜๐‘€) = (๐ถโ€˜๐‘€)
11 cayleyhamilton0.g . . 3 ๐บ = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ if(๐‘› = 0, (๐‘ โˆ’ ((๐‘‡โ€˜๐‘€) ร— (๐‘‡โ€˜(๐‘โ€˜0)))), if(๐‘› = (๐‘  + 1), (๐‘‡โ€˜(๐‘โ€˜๐‘ )), if((๐‘  + 1) < ๐‘›, ๐‘, ((๐‘‡โ€˜(๐‘โ€˜(๐‘› โˆ’ 1))) โˆ’ ((๐‘‡โ€˜๐‘€) ร— (๐‘‡โ€˜(๐‘โ€˜๐‘›))))))))
12 cayleyhamilton0.w . . 3 ๐‘Š = (Baseโ€˜๐‘Œ)
13 cayleyhamilton0.1 . . 3 1 = (1rโ€˜๐ด)
14 cayleyhamilton0.m . . 3 โˆ— = ( ยท๐‘  โ€˜๐ด)
15 cayleyhamilton0.u . . 3 ๐‘ˆ = (๐‘ cPolyMatToMat ๐‘…)
16 cayleyhamilton0.e1 . . 3 โ†‘ = (.gโ€˜(mulGrpโ€˜๐ด))
17 cayleyhamilton0.e2 . . 3 ๐ธ = (.gโ€˜(mulGrpโ€˜๐‘Œ))
181, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17cayhamlem4 22764 . 2 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โ†’ โˆƒ๐‘  โˆˆ โ„• โˆƒ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ ))(๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›))))))
19 cayleyhamilton0.k . . . . . . . . . . . . 13 ๐พ = (coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))
2019eqcomi 2736 . . . . . . . . . . . 12 (coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€)) = ๐พ
2120a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0) โ†’ (coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€)) = ๐พ)
2221fveq1d 6893 . . . . . . . . . 10 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0) โ†’ ((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) = (๐พโ€˜๐‘›))
2322oveq1d 7429 . . . . . . . . 9 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0) โ†’ (((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)) = ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))
2423mpteq2dva 5242 . . . . . . . 8 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โ†’ (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€))) = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€))))
2524oveq2d 7430 . . . . . . 7 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))))
2625eqeq1d 2729 . . . . . 6 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โ†’ ((๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›))))) โ†” (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›)))))))
2726biimpa 476 . . . . 5 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โˆง (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›)))))) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›))))))
28 oveq1 7421 . . . . . . . . . . 11 (๐‘› = ๐‘™ โ†’ (๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) = (๐‘™๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)))
29 fveq2 6891 . . . . . . . . . . 11 (๐‘› = ๐‘™ โ†’ (๐บโ€˜๐‘›) = (๐บโ€˜๐‘™))
3028, 29oveq12d 7432 . . . . . . . . . 10 (๐‘› = ๐‘™ โ†’ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›)) = ((๐‘™๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘™)))
3130cbvmptv 5255 . . . . . . . . 9 (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›))) = (๐‘™ โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘™๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘™)))
3231oveq2i 7425 . . . . . . . 8 (๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›)))) = (๐‘Œ ฮฃg (๐‘™ โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘™๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘™))))
331, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11, 17cayhamlem1 22742 . . . . . . . 8 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โ†’ (๐‘Œ ฮฃg (๐‘™ โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘™๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘™)))) = ๐‘)
3432, 33eqtrid 2779 . . . . . . 7 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โ†’ (๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›)))) = ๐‘)
35 fveq2 6891 . . . . . . . 8 ((๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›)))) = ๐‘ โ†’ (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›))))) = (๐‘ˆโ€˜๐‘))
36 crngring 20169 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘… โˆˆ CRing โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring)
3736anim2i 616 . . . . . . . . . . . 12 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing) โ†’ (๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ Ring))
38373adant3 1130 . . . . . . . . . . 11 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ Ring))
39 eqid 2727 . . . . . . . . . . . 12 (0gโ€˜๐ด) = (0gโ€˜๐ด)
401, 15, 3, 4, 39, 7m2cpminv0 22637 . . . . . . . . . . 11 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ Ring) โ†’ (๐‘ˆโ€˜๐‘) = (0gโ€˜๐ด))
4138, 40syl 17 . . . . . . . . . 10 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐‘ˆโ€˜๐‘) = (0gโ€˜๐ด))
42 cayleyhamilton0.0 . . . . . . . . . 10 0 = (0gโ€˜๐ด)
4341, 42eqtr4di 2785 . . . . . . . . 9 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐‘ˆโ€˜๐‘) = 0 )
4443adantr 480 . . . . . . . 8 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โ†’ (๐‘ˆโ€˜๐‘) = 0 )
4535, 44sylan9eqr 2789 . . . . . . 7 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โˆง (๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›)))) = ๐‘) โ†’ (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›))))) = 0 )
4634, 45mpdan 686 . . . . . 6 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โ†’ (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›))))) = 0 )
4746adantr 480 . . . . 5 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โˆง (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›)))))) โ†’ (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›))))) = 0 )
4827, 47eqtrd 2767 . . . 4 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โˆง (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›)))))) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 )
4948ex 412 . . 3 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐‘  โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ )))) โ†’ ((๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›))))) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 ))
5049rexlimdvva 3206 . 2 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โ†’ (โˆƒ๐‘  โˆˆ โ„• โˆƒ๐‘ โˆˆ (๐ต โ†‘m (0...๐‘ ))(๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (((coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))โ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐‘ˆโ€˜(๐‘Œ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐‘›๐ธ(๐‘‡โ€˜๐‘€)) ร— (๐บโ€˜๐‘›))))) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 ))
5118, 50mpd 15 1 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 395   โˆง w3a 1085   = wceq 1534   โˆˆ wcel 2099  โˆƒwrex 3065  ifcif 4524   class class class wbr 5142   โ†ฆ cmpt 5225  โ€˜cfv 6542  (class class class)co 7414   โ†‘m cmap 8834  Fincfn 8953  0cc0 11124  1c1 11125   + caddc 11127   < clt 11264   โˆ’ cmin 11460  โ„•cn 12228  โ„•0cn0 12488  ...cfz 13502  Basecbs 17165  .rcmulr 17219   ยท๐‘  cvsca 17222  0gc0g 17406   ฮฃg cgsu 17407  -gcsg 18877  .gcmg 19007  mulGrpcmgp 20058  1rcur 20105  Ringcrg 20157  CRingccrg 20158  Poly1cpl1 22070  coe1cco1 22071   Mat cmat 22281   matToPolyMat cmat2pmat 22580   cPolyMatToMat ccpmat2mat 22581   CharPlyMat cchpmat 22702
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 2164  ax-ext 2698  ax-rep 5279  ax-sep 5293  ax-nul 5300  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7732  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201  ax-addf 11203  ax-mulf 11204
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-xor 1506  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2705  df-cleq 2719  df-clel 2805  df-nfc 2880  df-ne 2936  df-nel 3042  df-ral 3057  df-rex 3066  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3428  df-v 3471  df-sbc 3775  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-tp 4629  df-op 4631  df-ot 4633  df-uni 4904  df-int 4945  df-iun 4993  df-iin 4994  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-se 5628  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-isom 6551  df-riota 7370  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-of 7677  df-ofr 7678  df-om 7863  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-supp 8158  df-tpos 8223  df-cur 8264  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8478  df-2o 8479  df-er 8716  df-map 8836  df-pm 8837  df-ixp 8906  df-en 8954  df-dom 8955  df-sdom 8956  df-fin 8957  df-fsupp 9376  df-sup 9451  df-oi 9519  df-card 9948  df-pnf 11266  df-mnf 11267  df-xr 11268  df-ltxr 11269  df-le 11270  df-sub 11462  df-neg 11463  df-div 11888  df-nn 12229  df-2 12291  df-3 12292  df-4 12293  df-5 12294  df-6 12295  df-7 12296  df-8 12297  df-9 12298  df-n0 12489  df-xnn0 12561  df-z 12575  df-dec 12694  df-uz 12839  df-rp 12993  df-fz 13503  df-fzo 13646  df-seq 13985  df-exp 14045  df-hash 14308  df-word 14483  df-lsw 14531  df-concat 14539  df-s1 14564  df-substr 14609  df-pfx 14639  df-splice 14718  df-reverse 14727  df-s2 14817  df-struct 17101  df-sets 17118  df-slot 17136  df-ndx 17148  df-base 17166  df-ress 17195  df-plusg 17231  df-mulr 17232  df-starv 17233  df-sca 17234  df-vsca 17235  df-ip 17236  df-tset 17237  df-ple 17238  df-ds 17240  df-unif 17241  df-hom 17242  df-cco 17243  df-0g 17408  df-gsum 17409  df-prds 17414  df-pws 17416  df-mre 17551  df-mrc 17552  df-acs 17554  df-mgm 18585  df-sgrp 18664  df-mnd 18680  df-mhm 18725  df-submnd 18726  df-efmnd 18806  df-grp 18878  df-minusg 18879  df-sbg 18880  df-mulg 19008  df-subg 19062  df-ghm 19152  df-gim 19197  df-cntz 19252  df-oppg 19281  df-symg 19306  df-pmtr 19381  df-psgn 19430  df-evpm 19431  df-cmn 19721  df-abl 19722  df-mgp 20059  df-rng 20077  df-ur 20106  df-srg 20111  df-ring 20159  df-cring 20160  df-oppr 20255  df-dvdsr 20278  df-unit 20279  df-invr 20309  df-dvr 20322  df-rhm 20393  df-subrng 20465  df-subrg 20490  df-drng 20608  df-lmod 20727  df-lss 20798  df-sra 21040  df-rgmod 21041  df-cnfld 21260  df-zring 21353  df-zrh 21409  df-dsmm 21646  df-frlm 21661  df-assa 21767  df-ascl 21769  df-psr 21822  df-mvr 21823  df-mpl 21824  df-opsr 21826  df-psr1 22073  df-vr1 22074  df-ply1 22075  df-coe1 22076  df-mamu 22260  df-mat 22282  df-mdet 22461  df-madu 22510  df-cpmat 22582  df-mat2pmat 22583  df-cpmat2mat 22584  df-decpmat 22639  df-pm2mp 22669  df-chpmat 22703
This theorem is referenced by:  cayleyhamilton  22766
  Copyright terms: Public domain W3C validator