Theorem chfacfscmulcl 23155

Description: Closure of a scaled value of the "characteristic factor function". (Contributed by AV, 9-Nov-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
chfacfisf.a	⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
chfacfisf.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
chfacfisf.p	⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
chfacfisf.y	⊢ 𝑌 = (𝑁 Mat 𝑃)
chfacfisf.r	⊢ × = (.r‘𝑌)
chfacfisf.s	⊢ − = (-g‘𝑌)
chfacfisf.0	⊢ 0 = (0g‘𝑌)
chfacfisf.t	⊢ 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
chfacfisf.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))))))))
chfacfscmulcl.x	⊢ 𝑋 = (var1‘𝑅)
chfacfscmulcl.m	⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑌)
chfacfscmulcl.e	⊢ ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝑃))

Assertion

Ref	Expression
chfacfscmulcl	⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐾 ↑ 𝑋) · (𝐺‘𝐾)) ∈ (Base‘𝑌))

Distinct variable groups:   𝐵,𝑛   𝑛,𝑀   𝑛,𝑁   𝑅,𝑛   𝑛,𝑌   𝑛,𝑏   𝑛,𝑠

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑛, 𝑠, 𝑏)   𝐵(𝑠, 𝑏)   𝑃(𝑛, 𝑠, 𝑏)   𝑅(𝑠, 𝑏)   𝑇(𝑛, 𝑠, 𝑏)   · (𝑛, 𝑠, 𝑏)   × (𝑛, 𝑠, 𝑏)   ↑ (𝑛, 𝑠, 𝑏)   𝐺(𝑛, 𝑠, 𝑏)   𝐾(𝑛, 𝑠, 𝑏)   𝑀(𝑠, 𝑏)   − (𝑛, 𝑠, 𝑏)   𝑁(𝑠, 𝑏)   𝑋(𝑛, 𝑠, 𝑏)   𝑌(𝑠, 𝑏)   0 (𝑛, 𝑠, 𝑏)

Proof of Theorem chfacfscmulcl

Step	Hyp	Ref	Expression
1		crngring 20452	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
2		chfacfisf.p	. . . . . 6 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
3		chfacfisf.y	. . . . . 6 ⊢ 𝑌 = (𝑁 Mat 𝑃)
4	2, 3	pmatlmod 22991	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑌 ∈ LMod)
5	1, 4	sylan2 605	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) → 𝑌 ∈ LMod)
6	5	3adant3 1150	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → 𝑌 ∈ LMod)
7	6	3ad2ant1 1151	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝑌 ∈ LMod)
8		eqid 2761	. . . . 5 ⊢ (mulGrp‘𝑃) = (mulGrp‘𝑃)
9		eqid 2761	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
10	8, 9	mgpbas 20345	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑃) = (Base‘(mulGrp‘𝑃))
11		chfacfscmulcl.e	. . . 4 ⊢ ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
12	2	ply1ring 22545	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
13	1, 12	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ Ring)
14	13	3ad2ant2 1152	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → 𝑃 ∈ Ring)
15	8	ringmgp 20445	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ Ring → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
16	14, 15	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
17	16	3ad2ant1 1151	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
18		simp3 1156	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐾 ∈ ℕ0)
19	1	3ad2ant2 1152	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ Ring)
20		chfacfscmulcl.x	. . . . . . 7 ⊢ 𝑋 = (var1‘𝑅)
21	20, 2, 9	vr1cl 22515	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
22	19, 21	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
23	22	3ad2ant1 1151	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
24	10, 11, 17, 18, 23	mulgnn0cld 19285	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐾 ↑ 𝑋) ∈ (Base‘𝑃))
25	2	ply1crng 22496	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ CRing)
26	25	anim2i 629	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ CRing))
27	26	3adant3 1150	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ CRing))
28	3	matsca2 22715	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ CRing) → 𝑃 = (Scalar‘𝑌))
29	27, 28	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → 𝑃 = (Scalar‘𝑌))
30	29	eqcomd 2767	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (Scalar‘𝑌) = 𝑃)
31	30	fveq2d 6881	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (Base‘(Scalar‘𝑌)) = (Base‘𝑃))
32	31	3ad2ant1 1151	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (Base‘(Scalar‘𝑌)) = (Base‘𝑃))
33	24, 32	eleqtrrd 2864	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐾 ↑ 𝑋) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑌)))
34		chfacfisf.a	. . . . . 6 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
35		chfacfisf.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
36		chfacfisf.r	. . . . . 6 ⊢ × = (.r‘𝑌)
37		chfacfisf.s	. . . . . 6 ⊢ − = (-g‘𝑌)
38		chfacfisf.0	. . . . . 6 ⊢ 0 = (0g‘𝑌)
39		chfacfisf.t	. . . . . 6 ⊢ 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
40		chfacfisf.g	. . . . . 6 ⊢ 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))))))))
41	34, 35, 2, 3, 36, 37, 38, 39, 40	chfacfisf 23152	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠)))) → 𝐺:ℕ0⟶(Base‘𝑌))
42	1, 41	syl3anl2 1440	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠)))) → 𝐺:ℕ0⟶(Base‘𝑌))
43	42	3adant3 1150	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐺:ℕ0⟶(Base‘𝑌))
44	43, 18	ffvelcdmd 7077	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝐺‘𝐾) ∈ (Base‘𝑌))
45		eqid 2761	. . 3 ⊢ (Base‘𝑌) = (Base‘𝑌)
46		eqid 2761	. . 3 ⊢ (Scalar‘𝑌) = (Scalar‘𝑌)
47		chfacfscmulcl.m	. . 3 ⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑌)
48		eqid 2761	. . 3 ⊢ (Base‘(Scalar‘𝑌)) = (Base‘(Scalar‘𝑌))
49	45, 46, 47, 48	lmodvscl 21133	. 2 ⊢ ((𝑌 ∈ LMod ∧ (𝐾 ↑ 𝑋) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑌)) ∧ (𝐺‘𝐾) ∈ (Base‘𝑌)) → ((𝐾 ↑ 𝑋) · (𝐺‘𝐾)) ∈ (Base‘𝑌))
50	7, 33, 44, 49	syl3anc 1398	1 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑠 ∈ ℕ ∧ 𝑏 ∈ (𝐵 ↑m (0...𝑠))) ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ((𝐾 ↑ 𝑋) · (𝐺‘𝐾)) ∈ (Base‘𝑌))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ifcif 4482   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ⟶wf 6527  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412   ↑_m cmap 8831  Fincfn 8957  0cc0 11181  1c1 11182   + caddc 11184   < clt 11324   − cmin 11522  ℕcn 12316  ℕ₀cn0 12587  ...cfz 13620  Basecbs 17367  ._rcmulr 17409  Scalarcsca 17411   ·_𝑠 cvsca 17412  0_gc0g 17590  Mndcmnd 18903  -_gcsg 19126  ._gcmg 19257  mulGrpcmgp 20340  Ringcrg 20439  CRingccrg 20440  LModclmod 21115  var₁cv1 22474  Poly₁cpl1 22475   Mat cmat 22702   matToPolyMat cmat2pmat 23002

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-ot 4593  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-isom 6540  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7682  df-ofr 7683  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-supp 8162  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8460  df-2o 8461  df-er 8701  df-map 8833  df-pm 8834  df-ixp 8910  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-fsupp 9338  df-sup 9418  df-oi 9488  df-card 10001  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-nn 12317  df-2 12386  df-3 12387  df-4 12388  df-5 12389  df-6 12390  df-7 12391  df-8 12392  df-9 12393  df-n0 12588  df-z 12675  df-dec 12796  df-uz 12947  df-fz 13621  df-fzo 13769  df-seq 14125  df-hash 14455  df-struct 17305  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-plusg 17421  df-mulr 17422  df-sca 17424  df-vsca 17425  df-ip 17426  df-tset 17427  df-ple 17428  df-ds 17430  df-hom 17432  df-cco 17433  df-0g 17592  df-gsum 17593  df-prds 17598  df-pws 17600  df-mre 17736  df-mrc 17737  df-acs 17739  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-mhm 18958  df-submnd 18959  df-grp 19127  df-minusg 19128  df-sbg 19129  df-mulg 19258  df-subg 19313  df-ghm 19408  df-cntz 19511  df-cmn 19976  df-abl 19977  df-mgp 20341  df-rng 20355  df-ur 20388  df-ring 20441  df-cring 20442  df-subrng 20778  df-subrg 20802  df-lmod 21117  df-lss 21187  df-sra 21428  df-rgmod 21429  df-dsmm 22018  df-frlm 22033  df-ascl 22143  df-psr 22197  df-mvr 22198  df-mpl 22199  df-opsr 22201  df-psr1 22478  df-vr1 22479  df-ply1 22480  df-mamu 22686  df-mat 22703  df-mat2pmat 23005

This theorem is used by:  chfacfscmulgsum  23158