MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  cayleyhamilton1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cayleyhamilton1 22393
Description: The Cayley-Hamilton theorem: A matrix over a commutative ring "satisfies its own characteristic equation", or, in other words, a matrix over a commutative ring "inserted" into its characteristic polynomial results in zero. In this variant of cayleyhamilton 22391, the meaning of "inserted" is made more transparent: If the characteristic polynomial is a polynomial with coefficients (๐นโ€˜๐‘›), then a matrix over a commutative ring "inserted" into its characteristic polynomial is the sum of these coefficients multiplied with the corresponding power of the matrix. (Contributed by AV, 25-Nov-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
cayleyhamilton.a ๐ด = (๐‘ Mat ๐‘…)
cayleyhamilton.b ๐ต = (Baseโ€˜๐ด)
cayleyhamilton.0 0 = (0gโ€˜๐ด)
cayleyhamilton.c ๐ถ = (๐‘ CharPlyMat ๐‘…)
cayleyhamilton.k ๐พ = (coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))
cayleyhamilton.m โˆ— = ( ยท๐‘  โ€˜๐ด)
cayleyhamilton.e โ†‘ = (.gโ€˜(mulGrpโ€˜๐ด))
cayleyhamilton1.l ๐ฟ = (Baseโ€˜๐‘…)
cayleyhamilton1.x ๐‘‹ = (var1โ€˜๐‘…)
cayleyhamilton1.p ๐‘ƒ = (Poly1โ€˜๐‘…)
cayleyhamilton1.m ยท = ( ยท๐‘  โ€˜๐‘ƒ)
cayleyhamilton1.e ๐ธ = (.gโ€˜(mulGrpโ€˜๐‘ƒ))
cayleyhamilton1.z ๐‘ = (0gโ€˜๐‘…)
Assertion
Ref Expression
cayleyhamilton1 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ ((๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 ))
Distinct variable groups:   ๐ด,๐‘›   ๐ต,๐‘›   ๐ถ,๐‘›   ๐‘›,๐‘€   ๐‘›,๐‘   ๐‘…,๐‘›   โˆ— ,๐‘›   โ†‘ ,๐‘›   ๐‘›,๐ธ   ๐‘›,๐น   ๐‘›,๐ฟ   ๐‘ƒ,๐‘›   ๐‘›,๐‘‹   ๐‘›,๐‘   ยท ,๐‘›
Allowed substitution hints:   ๐พ(๐‘›)   0 (๐‘›)

Proof of Theorem cayleyhamilton1
Dummy variables ๐‘š ๐‘– are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cayleyhamilton.a . . . 4 ๐ด = (๐‘ Mat ๐‘…)
2 cayleyhamilton.b . . . 4 ๐ต = (Baseโ€˜๐ด)
3 cayleyhamilton.0 . . . 4 0 = (0gโ€˜๐ด)
4 cayleyhamilton.c . . . 4 ๐ถ = (๐‘ CharPlyMat ๐‘…)
5 cayleyhamilton.k . . . 4 ๐พ = (coe1โ€˜(๐ถโ€˜๐‘€))
6 cayleyhamilton.m . . . 4 โˆ— = ( ยท๐‘  โ€˜๐ด)
7 cayleyhamilton.e . . . 4 โ†‘ = (.gโ€˜(mulGrpโ€˜๐ด))
81, 2, 3, 4, 5, 6, 7cayleyhamilton 22391 . . 3 ((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 )
98adantr 481 . 2 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 )
10 nfv 1917 . . . . . . . 8 โ„ฒ๐‘›((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘))
11 nfcv 2903 . . . . . . . . . 10 โ„ฒ๐‘›๐‘ƒ
12 nfcv 2903 . . . . . . . . . 10 โ„ฒ๐‘› ฮฃg
13 nfmpt1 5256 . . . . . . . . . 10 โ„ฒ๐‘›(๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))
1411, 12, 13nfov 7438 . . . . . . . . 9 โ„ฒ๐‘›(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))
1514nfeq2 2920 . . . . . . . 8 โ„ฒ๐‘›(๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))
1610, 15nfan 1902 . . . . . . 7 โ„ฒ๐‘›(((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โˆง (๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))))
17 crngring 20067 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘… โˆˆ CRing โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring)
18173ad2ant2 1134 . . . . . . . . . . . 12 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring)
1918adantr 481 . . . . . . . . . . 11 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring)
20 cayleyhamilton1.p . . . . . . . . . . . . 13 ๐‘ƒ = (Poly1โ€˜๐‘…)
21 eqid 2732 . . . . . . . . . . . . 13 (Baseโ€˜๐‘ƒ) = (Baseโ€˜๐‘ƒ)
224, 1, 2, 20, 21chpmatply1 22333 . . . . . . . . . . . 12 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐ถโ€˜๐‘€) โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ƒ))
2322adantr 481 . . . . . . . . . . 11 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (๐ถโ€˜๐‘€) โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ƒ))
24 cayleyhamilton1.x . . . . . . . . . . . 12 ๐‘‹ = (var1โ€˜๐‘…)
25 cayleyhamilton1.e . . . . . . . . . . . 12 ๐ธ = (.gโ€˜(mulGrpโ€˜๐‘ƒ))
26 cayleyhamilton1.l . . . . . . . . . . . 12 ๐ฟ = (Baseโ€˜๐‘…)
27 cayleyhamilton1.m . . . . . . . . . . . 12 ยท = ( ยท๐‘  โ€˜๐‘ƒ)
28 eqid 2732 . . . . . . . . . . . 12 (0gโ€˜๐‘…) = (0gโ€˜๐‘…)
29 elmapi 8842 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โ†’ ๐น:โ„•0โŸถ๐ฟ)
30 ffvelcdm 7083 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((๐น:โ„•0โŸถ๐ฟ โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘›) โˆˆ ๐ฟ)
3130ralrimiva 3146 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐น:โ„•0โŸถ๐ฟ โ†’ โˆ€๐‘› โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘›) โˆˆ ๐ฟ)
3229, 31syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โ†’ โˆ€๐‘› โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘›) โˆˆ ๐ฟ)
3332ad2antrl 726 . . . . . . . . . . . 12 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ โˆ€๐‘› โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘›) โˆˆ ๐ฟ)
3429feqmptd 6960 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โ†’ ๐น = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (๐นโ€˜๐‘›)))
35 cayleyhamilton1.z . . . . . . . . . . . . . . . 16 ๐‘ = (0gโ€˜๐‘…)
3635a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โ†’ ๐‘ = (0gโ€˜๐‘…))
3734, 36breq12d 5161 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โ†’ (๐น finSupp ๐‘ โ†” (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (๐นโ€˜๐‘›)) finSupp (0gโ€˜๐‘…)))
3837biimpa 477 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘) โ†’ (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (๐นโ€˜๐‘›)) finSupp (0gโ€˜๐‘…))
3938adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (๐นโ€˜๐‘›)) finSupp (0gโ€˜๐‘…))
4020, 21, 24, 25, 19, 26, 27, 28, 33, 39gsumsmonply1 21826 . . . . . . . . . . 11 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))) โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ƒ))
41 fveq2 6891 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐‘– = ๐‘› โ†’ (๐นโ€˜๐‘–) = (๐นโ€˜๐‘›))
42 oveq1 7415 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (๐‘– = ๐‘› โ†’ (๐‘–๐ธ๐‘‹) = (๐‘›๐ธ๐‘‹))
4341, 42oveq12d 7426 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐‘– = ๐‘› โ†’ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)) = ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))
4443cbvmptv 5261 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹))) = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))
4544oveq2i 7419 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))
4645fveq2i 6894 . . . . . . . . . . . 12 (coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹))))) = (coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))))
4720, 21, 5, 46ply1coe1eq 21821 . . . . . . . . . . 11 ((๐‘… โˆˆ Ring โˆง (๐ถโ€˜๐‘€) โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ƒ) โˆง (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))) โˆˆ (Baseโ€˜๐‘ƒ)) โ†’ (โˆ€๐‘š โˆˆ โ„•0 (๐พโ€˜๐‘š) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘š) โ†” (๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))))
4819, 23, 40, 47syl3anc 1371 . . . . . . . . . 10 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (โˆ€๐‘š โˆˆ โ„•0 (๐พโ€˜๐‘š) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘š) โ†” (๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))))
49 fveq2 6891 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐‘š = ๐‘› โ†’ (๐พโ€˜๐‘š) = (๐พโ€˜๐‘›))
50 fveq2 6891 . . . . . . . . . . . . . . 15 (๐‘š = ๐‘› โ†’ ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘š) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›))
5149, 50eqeq12d 2748 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐‘š = ๐‘› โ†’ ((๐พโ€˜๐‘š) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘š) โ†” (๐พโ€˜๐‘›) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›)))
5251rspcva 3610 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง โˆ€๐‘š โˆˆ โ„•0 (๐พโ€˜๐‘š) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘š)) โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›))
53 simpl 483 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((๐พโ€˜๐‘›) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›) โˆง (๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)))) โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›))
5418ad2antrl 726 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘))) โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring)
55 ffvelcdm 7083 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((๐น:โ„•0โŸถ๐ฟ โˆง ๐‘– โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐นโ€˜๐‘–) โˆˆ ๐ฟ)
5655ralrimiva 3146 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (๐น:โ„•0โŸถ๐ฟ โ†’ โˆ€๐‘– โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘–) โˆˆ ๐ฟ)
5729, 56syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โ†’ โˆ€๐‘– โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘–) โˆˆ ๐ฟ)
5857ad2antrl 726 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ โˆ€๐‘– โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘–) โˆˆ ๐ฟ)
5958adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘))) โ†’ โˆ€๐‘– โˆˆ โ„•0 (๐นโ€˜๐‘–) โˆˆ ๐ฟ)
6029feqmptd 6960 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โ†’ ๐น = (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (๐นโ€˜๐‘–)))
6160breq1d 5158 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โ†’ (๐น finSupp ๐‘ โ†” (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (๐นโ€˜๐‘–)) finSupp ๐‘))
6261biimpa 477 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘) โ†’ (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (๐นโ€˜๐‘–)) finSupp ๐‘)
6362adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (๐นโ€˜๐‘–)) finSupp ๐‘)
6463adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘))) โ†’ (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ (๐นโ€˜๐‘–)) finSupp ๐‘)
65 simpl 483 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘))) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„•0)
6620, 21, 24, 25, 54, 26, 27, 35, 59, 64, 65gsummoncoe1 21827 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘))) โ†’ ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›) = โฆ‹๐‘› / ๐‘–โฆŒ(๐นโ€˜๐‘–))
67 csbfv 6941 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 โฆ‹๐‘› / ๐‘–โฆŒ(๐นโ€˜๐‘–) = (๐นโ€˜๐‘›)
6866, 67eqtrdi 2788 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘))) โ†’ ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›))
6968adantl 482 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((๐พโ€˜๐‘›) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›) โˆง (๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)))) โ†’ ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›))
7053, 69eqtrd 2772 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((๐พโ€˜๐‘›) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›) โˆง (๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)))) โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›))
7170exp32 421 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((๐พโ€˜๐‘›) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›) โ†’ (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›))))
7271com12 32 . . . . . . . . . . . . . 14 (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ ((๐พโ€˜๐‘›) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›) โ†’ (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›))))
7372adantr 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง โˆ€๐‘š โˆˆ โ„•0 (๐พโ€˜๐‘š) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘š)) โ†’ ((๐พโ€˜๐‘›) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘›) โ†’ (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›))))
7452, 73mpd 15 . . . . . . . . . . . 12 ((๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง โˆ€๐‘š โˆˆ โ„•0 (๐พโ€˜๐‘š) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘š)) โ†’ (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›)))
7574com12 32 . . . . . . . . . . 11 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ ((๐‘› โˆˆ โ„•0 โˆง โˆ€๐‘š โˆˆ โ„•0 (๐พโ€˜๐‘š) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘š)) โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›)))
7675expcomd 417 . . . . . . . . . 10 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ (โˆ€๐‘š โˆˆ โ„•0 (๐พโ€˜๐‘š) = ((coe1โ€˜(๐‘ƒ ฮฃg (๐‘– โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘–) ยท (๐‘–๐ธ๐‘‹)))))โ€˜๐‘š) โ†’ (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›))))
7748, 76sylbird 259 . . . . . . . . 9 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ ((๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))) โ†’ (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›))))
7877imp31 418 . . . . . . . 8 (((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โˆง (๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0) โ†’ (๐พโ€˜๐‘›) = (๐นโ€˜๐‘›))
7978oveq1d 7423 . . . . . . 7 (((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โˆง (๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„•0) โ†’ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)) = ((๐นโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))
8016, 79mpteq2da 5246 . . . . . 6 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โˆง (๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))) โ†’ (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€))) = (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€))))
8180oveq2d 7424 . . . . 5 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โˆง (๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))))
8281eqeq1d 2734 . . . 4 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โˆง (๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))) โ†’ ((๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 โ†” (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 ))
8382biimpd 228 . . 3 ((((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โˆง (๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹))))) โ†’ ((๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 ))
8483ex 413 . 2 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ ((๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))) โ†’ ((๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐พโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 )))
859, 84mpid 44 1 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต) โˆง (๐น โˆˆ (๐ฟ โ†‘m โ„•0) โˆง ๐น finSupp ๐‘)) โ†’ ((๐ถโ€˜๐‘€) = (๐‘ƒ ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) ยท (๐‘›๐ธ๐‘‹)))) โ†’ (๐ด ฮฃg (๐‘› โˆˆ โ„•0 โ†ฆ ((๐นโ€˜๐‘›) โˆ— (๐‘› โ†‘ ๐‘€)))) = 0 ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 396   โˆง w3a 1087   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106  โˆ€wral 3061  โฆ‹csb 3893   class class class wbr 5148   โ†ฆ cmpt 5231  โŸถwf 6539  โ€˜cfv 6543  (class class class)co 7408   โ†‘m cmap 8819  Fincfn 8938   finSupp cfsupp 9360  โ„•0cn0 12471  Basecbs 17143   ยท๐‘  cvsca 17200  0gc0g 17384   ฮฃg cgsu 17385  .gcmg 18949  mulGrpcmgp 19986  Ringcrg 20055  CRingccrg 20056  var1cv1 21699  Poly1cpl1 21700  coe1cco1 21701   Mat cmat 21906   CharPlyMat cchpmat 22327
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  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 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-addf 11188  ax-mulf 11189
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-xor 1510  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-ot 4637  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-of 7669  df-ofr 7670  df-om 7855  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8146  df-tpos 8210  df-cur 8251  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-1o 8465  df-2o 8466  df-er 8702  df-map 8821  df-pm 8822  df-ixp 8891  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-fsupp 9361  df-sup 9436  df-oi 9504  df-card 9933  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-nn 12212  df-2 12274  df-3 12275  df-4 12276  df-5 12277  df-6 12278  df-7 12279  df-8 12280  df-9 12281  df-n0 12472  df-xnn0 12544  df-z 12558  df-dec 12677  df-uz 12822  df-rp 12974  df-fz 13484  df-fzo 13627  df-seq 13966  df-exp 14027  df-hash 14290  df-word 14464  df-lsw 14512  df-concat 14520  df-s1 14545  df-substr 14590  df-pfx 14620  df-splice 14699  df-reverse 14708  df-s2 14798  df-struct 17079  df-sets 17096  df-slot 17114  df-ndx 17126  df-base 17144  df-ress 17173  df-plusg 17209  df-mulr 17210  df-starv 17211  df-sca 17212  df-vsca 17213  df-ip 17214  df-tset 17215  df-ple 17216  df-ds 17218  df-unif 17219  df-hom 17220  df-cco 17221  df-0g 17386  df-gsum 17387  df-prds 17392  df-pws 17394  df-mre 17529  df-mrc 17530  df-acs 17532  df-mgm 18560  df-sgrp 18609  df-mnd 18625  df-mhm 18670  df-submnd 18671  df-efmnd 18749  df-grp 18821  df-minusg 18822  df-sbg 18823  df-mulg 18950  df-subg 19002  df-ghm 19089  df-gim 19132  df-cntz 19180  df-oppg 19209  df-symg 19234  df-pmtr 19309  df-psgn 19358  df-evpm 19359  df-cmn 19649  df-abl 19650  df-mgp 19987  df-ur 20004  df-srg 20009  df-ring 20057  df-cring 20058  df-oppr 20149  df-dvdsr 20170  df-unit 20171  df-invr 20201  df-dvr 20214  df-rnghom 20250  df-subrg 20316  df-drng 20358  df-lmod 20472  df-lss 20542  df-sra 20784  df-rgmod 20785  df-cnfld 20944  df-zring 21017  df-zrh 21052  df-dsmm 21286  df-frlm 21301  df-assa 21407  df-ascl 21409  df-psr 21461  df-mvr 21462  df-mpl 21463  df-opsr 21465  df-psr1 21703  df-vr1 21704  df-ply1 21705  df-coe1 21706  df-mamu 21885  df-mat 21907  df-mdet 22086  df-madu 22135  df-cpmat 22207  df-mat2pmat 22208  df-cpmat2mat 22209  df-decpmat 22264  df-pm2mp 22294  df-chpmat 22328
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator