Theorem chpmat0d 22777

Description: The characteristic polynomial of the empty matrix. (Contributed by AV, 6-Aug-2019.)

Hypothesis

Ref	Expression
chpmat0.c	⊢ 𝐶 = (∅ CharPlyMat 𝑅)

Assertion

Ref	Expression
chpmat0d	⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐶‘∅) = (1r‘(Poly1‘𝑅)))

Proof of Theorem chpmat0d

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0fi 9061	. . 3 ⊢ ∅ ∈ Fin
2		id 22	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Ring)
3		0ex 5282	. . . . 5 ⊢ ∅ ∈ V
4	3	snid 4643	. . . 4 ⊢ ∅ ∈ {∅}
5		mat0dimbas0 22409	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (Base‘(∅ Mat 𝑅)) = {∅})
6	4, 5	eleqtrrid 2842	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat 𝑅)))
7		chpmat0.c	. . . 4 ⊢ 𝐶 = (∅ CharPlyMat 𝑅)
8		eqid 2736	. . . 4 ⊢ (∅ Mat 𝑅) = (∅ Mat 𝑅)
9		eqid 2736	. . . 4 ⊢ (Base‘(∅ Mat 𝑅)) = (Base‘(∅ Mat 𝑅))
10		eqid 2736	. . . 4 ⊢ (Poly1‘𝑅) = (Poly1‘𝑅)
11		eqid 2736	. . . 4 ⊢ (∅ Mat (Poly1‘𝑅)) = (∅ Mat (Poly1‘𝑅))
12		eqid 2736	. . . 4 ⊢ (∅ maDet (Poly1‘𝑅)) = (∅ maDet (Poly1‘𝑅))
13		eqid 2736	. . . 4 ⊢ (-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = (-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))
14		eqid 2736	. . . 4 ⊢ (var1‘𝑅) = (var1‘𝑅)
15		eqid 2736	. . . 4 ⊢ ( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = ( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))
16		eqid 2736	. . . 4 ⊢ (∅ matToPolyMat 𝑅) = (∅ matToPolyMat 𝑅)
17		eqid 2736	. . . 4 ⊢ (1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = (1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))
18	7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17	chpmatval 22774	. . 3 ⊢ ((∅ ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat 𝑅))) → (𝐶‘∅) = ((∅ maDet (Poly1‘𝑅))‘(((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
19	1, 2, 6, 18	mp3an2i 1468	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐶‘∅) = ((∅ maDet (Poly1‘𝑅))‘(((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
20	10	ply1ring 22188	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (Poly1‘𝑅) ∈ Ring)
21		mdet0pr 22535	. . . . 5 ⊢ ((Poly1‘𝑅) ∈ Ring → (∅ maDet (Poly1‘𝑅)) = {⟨∅, (1r‘(Poly1‘𝑅))⟩})
22	21	fveq1d 6883	. . . 4 ⊢ ((Poly1‘𝑅) ∈ Ring → ((∅ maDet (Poly1‘𝑅))‘(((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1‘𝑅))⟩}‘(((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
23	20, 22	syl 17	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((∅ maDet (Poly1‘𝑅))‘(((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1‘𝑅))⟩}‘(((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
24	11	mat0dimid 22411	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((Poly1‘𝑅) ∈ Ring → (1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = ∅)
25	20, 24	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = ∅)
26	25	oveq2d 7426	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))) = ((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))∅))
27		eqid 2736	. . . . . . . . . 10 ⊢ (Base‘(Poly1‘𝑅)) = (Base‘(Poly1‘𝑅))
28	14, 10, 27	vr1cl 22158	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (var1‘𝑅) ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅)))
29	11	mat0dimscm 22412	. . . . . . . . 9 ⊢ (((Poly1‘𝑅) ∈ Ring ∧ (var1‘𝑅) ∈ (Base‘(Poly1‘𝑅))) → ((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))∅) = ∅)
30	20, 28, 29	syl2anc 584	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))∅) = ∅)
31	26, 30	eqtrd 2771	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))) = ∅)
32		d0mat2pmat 22681	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅) = ∅)
33	31, 32	oveq12d 7428	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅)) = (∅(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))∅))
34	11	matring 22386	. . . . . . . . 9 ⊢ ((∅ ∈ Fin ∧ (Poly1‘𝑅) ∈ Ring) → (∅ Mat (Poly1‘𝑅)) ∈ Ring)
35	1, 20, 34	sylancr 587	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (∅ Mat (Poly1‘𝑅)) ∈ Ring)
36		ringgrp 20203	. . . . . . . 8 ⊢ ((∅ Mat (Poly1‘𝑅)) ∈ Ring → (∅ Mat (Poly1‘𝑅)) ∈ Grp)
37	35, 36	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (∅ Mat (Poly1‘𝑅)) ∈ Grp)
38		mat0dimbas0 22409	. . . . . . . . 9 ⊢ ((Poly1‘𝑅) ∈ Ring → (Base‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = {∅})
39	20, 38	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (Base‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = {∅})
40	4, 39	eleqtrrid 2842	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))
41		eqid 2736	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = (Base‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))
42		eqid 2736	. . . . . . . 8 ⊢ (0g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = (0g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))
43	41, 42, 13	grpsubid 19012	. . . . . . 7 ⊢ (((∅ Mat (Poly1‘𝑅)) ∈ Grp ∧ ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))) → (∅(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))∅) = (0g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))
44	37, 40, 43	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (∅(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))∅) = (0g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))
45	33, 44	eqtrd 2771	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅)) = (0g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))
46	45	fveq2d 6885	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1‘𝑅))⟩}‘(((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1‘𝑅))⟩}‘(0g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))))
47	11	mat0dim0 22410	. . . . . . 7 ⊢ ((Poly1‘𝑅) ∈ Ring → (0g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = ∅)
48	20, 47	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (0g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))) = ∅)
49	48	fveq2d 6885	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1‘𝑅))⟩}‘(0g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1‘𝑅))⟩}‘∅))
50		fvex 6894	. . . . . 6 ⊢ (1r‘(Poly1‘𝑅)) ∈ V
51	3, 50	fvsn 7178	. . . . 5 ⊢ ({⟨∅, (1r‘(Poly1‘𝑅))⟩}‘∅) = (1r‘(Poly1‘𝑅))
52	49, 51	eqtrdi 2787	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1‘𝑅))⟩}‘(0g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))) = (1r‘(Poly1‘𝑅)))
53	46, 52	eqtrd 2771	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1‘𝑅))⟩}‘(((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = (1r‘(Poly1‘𝑅)))
54	23, 53	eqtrd 2771	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((∅ maDet (Poly1‘𝑅))‘(((var1‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1‘𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = (1r‘(Poly1‘𝑅)))
55	19, 54	eqtrd 2771	1 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐶‘∅) = (1r‘(Poly1‘𝑅)))

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  ∅c0 4313  {csn 4606  ⟨cop 4612  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  Fincfn 8964  Basecbs 17233   ·_𝑠 cvsca 17280  0_gc0g 17458  Grpcgrp 18921  -_gcsg 18923  1_rcur 20146  Ringcrg 20198  var₁cv1 22116  Poly₁cpl1 22117   Mat cmat 22350   maDet cmdat 22527   matToPolyMat cmat2pmat 22647   CharPlyMat cchpmat 22769

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2708  ax-rep 5254  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211  ax-addf 11213  ax-mulf 11214

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-xor 1512  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-tp 4611  df-op 4613  df-ot 4615  df-uni 4889  df-int 4928  df-iun 4974  df-iin 4975  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7676  df-ofr 7677  df-om 7867  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-supp 8165  df-tpos 8230  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-2o 8486  df-er 8724  df-map 8847  df-pm 8848  df-ixp 8917  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-fsupp 9379  df-sup 9459  df-oi 9529  df-card 9958  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-div 11900  df-nn 12246  df-2 12308  df-3 12309  df-4 12310  df-5 12311  df-6 12312  df-7 12313  df-8 12314  df-9 12315  df-n0 12507  df-xnn0 12580  df-z 12594  df-dec 12714  df-uz 12858  df-rp 13014  df-fz 13530  df-fzo 13677  df-seq 14025  df-exp 14085  df-hash 14354  df-word 14537  df-lsw 14586  df-concat 14594  df-s1 14619  df-substr 14664  df-pfx 14694  df-splice 14773  df-reverse 14782  df-s2 14872  df-struct 17171  df-sets 17188  df-slot 17206  df-ndx 17218  df-base 17234  df-ress 17257  df-plusg 17289  df-mulr 17290  df-starv 17291  df-sca 17292  df-vsca 17293  df-ip 17294  df-tset 17295  df-ple 17296  df-ds 17298  df-unif 17299  df-hom 17300  df-cco 17301  df-0g 17460  df-gsum 17461  df-prds 17466  df-pws 17468  df-mre 17603  df-mrc 17604  df-acs 17606  df-mgm 18623  df-sgrp 18702  df-mnd 18718  df-mhm 18766  df-submnd 18767  df-efmnd 18852  df-grp 18924  df-minusg 18925  df-sbg 18926  df-mulg 19056  df-subg 19111  df-ghm 19201  df-gim 19247  df-cntz 19305  df-oppg 19334  df-symg 19356  df-pmtr 19428  df-psgn 19477  df-evpm 19478  df-cmn 19768  df-abl 19769  df-mgp 20106  df-rng 20118  df-ur 20147  df-ring 20200  df-cring 20201  df-oppr 20302  df-dvdsr 20322  df-unit 20323  df-invr 20353  df-dvr 20366  df-rhm 20437  df-subrng 20511  df-subrg 20535  df-drng 20696  df-lmod 20824  df-lss 20894  df-sra 21136  df-rgmod 21137  df-cnfld 21321  df-zring 21413  df-zrh 21469  df-dsmm 21697  df-frlm 21712  df-psr 21874  df-mvr 21875  df-mpl 21876  df-opsr 21878  df-psr1 22120  df-vr1 22121  df-ply1 22122  df-mamu 22334  df-mat 22351  df-mdet 22528  df-mat2pmat 22650  df-chpmat 22770

This theorem is referenced by: (None)