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

Theorem chmatval 21125
Description: The entries of the characteristic matrix of a matrix. (Contributed by AV, 2-Aug-2019.) (Proof shortened by AV, 10-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
chmatcl.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
chmatcl.b 𝐵 = (Base‘𝐴)
chmatcl.p 𝑃 = (Poly1𝑅)
chmatcl.y 𝑌 = (𝑁 Mat 𝑃)
chmatcl.x 𝑋 = (var1𝑅)
chmatcl.t 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
chmatcl.s = (-g𝑌)
chmatcl.m · = ( ·𝑠𝑌)
chmatcl.1 1 = (1r𝑌)
chmatcl.h 𝐻 = ((𝑋 · 1 ) (𝑇𝑀))
chmatval.s = (-g𝑃)
chmatval.0 0 = (0g𝑃)
Assertion
Ref Expression
chmatval (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝐼𝐻𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, (𝑋 (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)), ( 0 (𝐼(𝑇𝑀)𝐽))))

Proof of Theorem chmatval
Dummy variables 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 chmatcl.h . . . 4 𝐻 = ((𝑋 · 1 ) (𝑇𝑀))
21oveqi 7036 . . 3 (𝐼𝐻𝐽) = (𝐼((𝑋 · 1 ) (𝑇𝑀))𝐽)
3 chmatcl.p . . . . . . 7 𝑃 = (Poly1𝑅)
43ply1ring 20103 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
543ad2ant2 1127 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 𝑃 ∈ Ring)
65adantr 481 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → 𝑃 ∈ Ring)
74anim2i 616 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ Ring))
873adant3 1125 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ Ring))
9 chmatcl.x . . . . . . . 8 𝑋 = (var1𝑅)
10 eqid 2797 . . . . . . . 8 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
119, 3, 10vr1cl 20072 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
12113ad2ant2 1127 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
13 chmatcl.y . . . . . . . . 9 𝑌 = (𝑁 Mat 𝑃)
143, 13pmatring 20989 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑌 ∈ Ring)
15143adant3 1125 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 𝑌 ∈ Ring)
16 eqid 2797 . . . . . . . 8 (Base‘𝑌) = (Base‘𝑌)
17 chmatcl.1 . . . . . . . 8 1 = (1r𝑌)
1816, 17ringidcl 19012 . . . . . . 7 (𝑌 ∈ Ring → 1 ∈ (Base‘𝑌))
1915, 18syl 17 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 1 ∈ (Base‘𝑌))
20 chmatcl.m . . . . . . 7 · = ( ·𝑠𝑌)
2110, 13, 16, 20matvscl 20728 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ Ring) ∧ (𝑋 ∈ (Base‘𝑃) ∧ 1 ∈ (Base‘𝑌))) → (𝑋 · 1 ) ∈ (Base‘𝑌))
228, 12, 19, 21syl12anc 833 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑋 · 1 ) ∈ (Base‘𝑌))
2322adantr 481 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝑋 · 1 ) ∈ (Base‘𝑌))
24 chmatcl.t . . . . . 6 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
25 chmatcl.a . . . . . 6 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
26 chmatcl.b . . . . . 6 𝐵 = (Base‘𝐴)
2724, 25, 26, 3, 13mat2pmatbas 21022 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑇𝑀) ∈ (Base‘𝑌))
2827adantr 481 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝑇𝑀) ∈ (Base‘𝑌))
29 simpr 485 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝐼𝑁𝐽𝑁))
30 chmatcl.s . . . . 5 = (-g𝑌)
31 chmatval.s . . . . 5 = (-g𝑃)
3213, 16, 30, 31matsubgcell 20731 . . . 4 ((𝑃 ∈ Ring ∧ ((𝑋 · 1 ) ∈ (Base‘𝑌) ∧ (𝑇𝑀) ∈ (Base‘𝑌)) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝐼((𝑋 · 1 ) (𝑇𝑀))𝐽) = ((𝐼(𝑋 · 1 )𝐽) (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)))
336, 23, 28, 29, 32syl121anc 1368 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝐼((𝑋 · 1 ) (𝑇𝑀))𝐽) = ((𝐼(𝑋 · 1 )𝐽) (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)))
342, 33syl5eq 2845 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝐼𝐻𝐽) = ((𝐼(𝑋 · 1 )𝐽) (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)))
3517a1i 11 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → 1 = (1r𝑌))
3635oveq2d 7039 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝑋 · 1 ) = (𝑋 · (1r𝑌)))
37 simpl 483 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑁 ∈ Fin)
384adantl 482 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑃 ∈ Ring)
3911adantl 482 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑃))
4037, 38, 393jca 1121 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ Ring ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑃)))
41403adant3 1125 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ Ring ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑃)))
4241adantr 481 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ Ring ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑃)))
43 chmatval.0 . . . . . . . 8 0 = (0g𝑃)
4413, 10, 20, 43matsc 20747 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ Ring ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑃)) → (𝑋 · (1r𝑌)) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝑗, 𝑋, 0 )))
4542, 44syl 17 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝑋 · (1r𝑌)) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝑗, 𝑋, 0 )))
4636, 45eqtrd 2833 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝑋 · 1 ) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝑗, 𝑋, 0 )))
47 eqeq12 2810 . . . . . . 7 ((𝑖 = 𝐼𝑗 = 𝐽) → (𝑖 = 𝑗𝐼 = 𝐽))
4847ifbid 4409 . . . . . 6 ((𝑖 = 𝐼𝑗 = 𝐽) → if(𝑖 = 𝑗, 𝑋, 0 ) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑋, 0 ))
4948adantl 482 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) ∧ (𝑖 = 𝐼𝑗 = 𝐽)) → if(𝑖 = 𝑗, 𝑋, 0 ) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑋, 0 ))
50 simprl 767 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → 𝐼𝑁)
51 simpr 485 . . . . . 6 ((𝐼𝑁𝐽𝑁) → 𝐽𝑁)
5251adantl 482 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → 𝐽𝑁)
539fvexi 6559 . . . . . . 7 𝑋 ∈ V
5443fvexi 6559 . . . . . . 7 0 ∈ V
5553, 54ifex 4435 . . . . . 6 if(𝐼 = 𝐽, 𝑋, 0 ) ∈ V
5655a1i 11 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → if(𝐼 = 𝐽, 𝑋, 0 ) ∈ V)
5746, 49, 50, 52, 56ovmpod 7165 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝐼(𝑋 · 1 )𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑋, 0 ))
5857oveq1d 7038 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → ((𝐼(𝑋 · 1 )𝐽) (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)) = (if(𝐼 = 𝐽, 𝑋, 0 ) (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)))
59 ovif 7114 . . 3 (if(𝐼 = 𝐽, 𝑋, 0 ) (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)) = if(𝐼 = 𝐽, (𝑋 (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)), ( 0 (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)))
6058, 59syl6eq 2849 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → ((𝐼(𝑋 · 1 )𝐽) (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)) = if(𝐼 = 𝐽, (𝑋 (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)), ( 0 (𝐼(𝑇𝑀)𝐽))))
6134, 60eqtrd 2833 1 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ (𝐼𝑁𝐽𝑁)) → (𝐼𝐻𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, (𝑋 (𝐼(𝑇𝑀)𝐽)), ( 0 (𝐼(𝑇𝑀)𝐽))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 396  w3a 1080   = wceq 1525  wcel 2083  Vcvv 3440  ifcif 4387  cfv 6232  (class class class)co 7023  cmpo 7025  Fincfn 8364  Basecbs 16316   ·𝑠 cvsca 16402  0gc0g 16546  -gcsg 17867  1rcur 18945  Ringcrg 18991  var1cv1 20031  Poly1cpl1 20032   Mat cmat 20704   matToPolyMat cmat2pmat 21000
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1781  ax-4 1795  ax-5 1892  ax-6 1951  ax-7 1996  ax-8 2085  ax-9 2093  ax-10 2114  ax-11 2128  ax-12 2143  ax-13 2346  ax-ext 2771  ax-rep 5088  ax-sep 5101  ax-nul 5108  ax-pow 5164  ax-pr 5228  ax-un 7326  ax-cnex 10446  ax-resscn 10447  ax-1cn 10448  ax-icn 10449  ax-addcl 10450  ax-addrcl 10451  ax-mulcl 10452  ax-mulrcl 10453  ax-mulcom 10454  ax-addass 10455  ax-mulass 10456  ax-distr 10457  ax-i2m1 10458  ax-1ne0 10459  ax-1rid 10460  ax-rnegex 10461  ax-rrecex 10462  ax-cnre 10463  ax-pre-lttri 10464  ax-pre-lttrn 10465  ax-pre-ltadd 10466  ax-pre-mulgt0 10467
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 843  df-3or 1081  df-3an 1082  df-tru 1528  df-fal 1538  df-ex 1766  df-nf 1770  df-sb 2045  df-mo 2578  df-eu 2614  df-clab 2778  df-cleq 2790  df-clel 2865  df-nfc 2937  df-ne 2987  df-nel 3093  df-ral 3112  df-rex 3113  df-reu 3114  df-rmo 3115  df-rab 3116  df-v 3442  df-sbc 3712  df-csb 3818  df-dif 3868  df-un 3870  df-in 3872  df-ss 3880  df-pss 3882  df-nul 4218  df-if 4388  df-pw 4461  df-sn 4479  df-pr 4481  df-tp 4483  df-op 4485  df-ot 4487  df-uni 4752  df-int 4789  df-iun 4833  df-iin 4834  df-br 4969  df-opab 5031  df-mpt 5048  df-tr 5071  df-id 5355  df-eprel 5360  df-po 5369  df-so 5370  df-fr 5409  df-se 5410  df-we 5411  df-xp 5456  df-rel 5457  df-cnv 5458  df-co 5459  df-dm 5460  df-rn 5461  df-res 5462  df-ima 5463  df-pred 6030  df-ord 6076  df-on 6077  df-lim 6078  df-suc 6079  df-iota 6196  df-fun 6234  df-fn 6235  df-f 6236  df-f1 6237  df-fo 6238  df-f1o 6239  df-fv 6240  df-isom 6241  df-riota 6984  df-ov 7026  df-oprab 7027  df-mpo 7028  df-of 7274  df-ofr 7275  df-om 7444  df-1st 7552  df-2nd 7553  df-supp 7689  df-wrecs 7805  df-recs 7867  df-rdg 7905  df-1o 7960  df-2o 7961  df-oadd 7964  df-er 8146  df-map 8265  df-pm 8266  df-ixp 8318  df-en 8365  df-dom 8366  df-sdom 8367  df-fin 8368  df-fsupp 8687  df-sup 8759  df-oi 8827  df-card 9221  df-pnf 10530  df-mnf 10531  df-xr 10532  df-ltxr 10533  df-le 10534  df-sub 10725  df-neg 10726  df-nn 11493  df-2 11554  df-3 11555  df-4 11556  df-5 11557  df-6 11558  df-7 11559  df-8 11560  df-9 11561  df-n0 11752  df-z 11836  df-dec 11953  df-uz 12098  df-fz 12747  df-fzo 12888  df-seq 13224  df-hash 13545  df-struct 16318  df-ndx 16319  df-slot 16320  df-base 16322  df-sets 16323  df-ress 16324  df-plusg 16411  df-mulr 16412  df-sca 16414  df-vsca 16415  df-ip 16416  df-tset 16417  df-ple 16418  df-ds 16420  df-hom 16422  df-cco 16423  df-0g 16548  df-gsum 16549  df-prds 16554  df-pws 16556  df-mre 16690  df-mrc 16691  df-acs 16693  df-mgm 17685  df-sgrp 17727  df-mnd 17738  df-mhm 17778  df-submnd 17779  df-grp 17868  df-minusg 17869  df-sbg 17870  df-mulg 17986  df-subg 18034  df-ghm 18101  df-cntz 18192  df-cmn 18639  df-abl 18640  df-mgp 18934  df-ur 18946  df-ring 18993  df-subrg 19227  df-lmod 19330  df-lss 19398  df-sra 19638  df-rgmod 19639  df-ascl 19780  df-psr 19828  df-mvr 19829  df-mpl 19830  df-opsr 19832  df-psr1 20035  df-vr1 20036  df-ply1 20037  df-dsmm 20562  df-frlm 20577  df-mamu 20681  df-mat 20705  df-mat2pmat 21003
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator