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

Theorem chpmatfval 22331
Description: Value of the characteristic polynomial function. (Contributed by AV, 2-Aug-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
chpmatfval.c ๐ถ = (๐‘ CharPlyMat ๐‘…)
chpmatfval.a ๐ด = (๐‘ Mat ๐‘…)
chpmatfval.b ๐ต = (Baseโ€˜๐ด)
chpmatfval.p ๐‘ƒ = (Poly1โ€˜๐‘…)
chpmatfval.y ๐‘Œ = (๐‘ Mat ๐‘ƒ)
chpmatfval.d ๐ท = (๐‘ maDet ๐‘ƒ)
chpmatfval.s โˆ’ = (-gโ€˜๐‘Œ)
chpmatfval.x ๐‘‹ = (var1โ€˜๐‘…)
chpmatfval.m ยท = ( ยท๐‘  โ€˜๐‘Œ)
chpmatfval.t ๐‘‡ = (๐‘ matToPolyMat ๐‘…)
chpmatfval.i 1 = (1rโ€˜๐‘Œ)
Assertion
Ref Expression
chpmatfval ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ ๐‘‰) โ†’ ๐ถ = (๐‘š โˆˆ ๐ต โ†ฆ (๐ทโ€˜((๐‘‹ ยท 1 ) โˆ’ (๐‘‡โ€˜๐‘š)))))
Distinct variable groups:   ๐ต,๐‘š   ๐ท,๐‘š   1 ,๐‘š   ๐‘š,๐‘   ๐‘…,๐‘š   ๐‘š,๐‘‹   ๐‘‡,๐‘š   ยท ,๐‘š   โˆ’ ,๐‘š
Allowed substitution hints:   ๐ด(๐‘š)   ๐ถ(๐‘š)   ๐‘ƒ(๐‘š)   ๐‘‰(๐‘š)   ๐‘Œ(๐‘š)

Proof of Theorem chpmatfval
Dummy variables ๐‘› ๐‘Ÿ are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 chpmatfval.c . 2 ๐ถ = (๐‘ CharPlyMat ๐‘…)
2 df-chpmat 22328 . . . 4 CharPlyMat = (๐‘› โˆˆ Fin, ๐‘Ÿ โˆˆ V โ†ฆ (๐‘š โˆˆ (Baseโ€˜(๐‘› Mat ๐‘Ÿ)) โ†ฆ ((๐‘› maDet (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))โ€˜(((var1โ€˜๐‘Ÿ)( ยท๐‘  โ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))(1rโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))))(-gโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))((๐‘› matToPolyMat ๐‘Ÿ)โ€˜๐‘š)))))
32a1i 11 . . 3 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ ๐‘‰) โ†’ CharPlyMat = (๐‘› โˆˆ Fin, ๐‘Ÿ โˆˆ V โ†ฆ (๐‘š โˆˆ (Baseโ€˜(๐‘› Mat ๐‘Ÿ)) โ†ฆ ((๐‘› maDet (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))โ€˜(((var1โ€˜๐‘Ÿ)( ยท๐‘  โ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))(1rโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))))(-gโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))((๐‘› matToPolyMat ๐‘Ÿ)โ€˜๐‘š))))))
4 oveq12 7417 . . . . . . . 8 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (๐‘› Mat ๐‘Ÿ) = (๐‘ Mat ๐‘…))
5 chpmatfval.a . . . . . . . 8 ๐ด = (๐‘ Mat ๐‘…)
64, 5eqtr4di 2790 . . . . . . 7 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (๐‘› Mat ๐‘Ÿ) = ๐ด)
76fveq2d 6895 . . . . . 6 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (Baseโ€˜(๐‘› Mat ๐‘Ÿ)) = (Baseโ€˜๐ด))
8 chpmatfval.b . . . . . 6 ๐ต = (Baseโ€˜๐ด)
97, 8eqtr4di 2790 . . . . 5 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (Baseโ€˜(๐‘› Mat ๐‘Ÿ)) = ๐ต)
10 simpl 483 . . . . . . . 8 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ ๐‘› = ๐‘)
11 simpr 485 . . . . . . . . . 10 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ ๐‘Ÿ = ๐‘…)
1211fveq2d 6895 . . . . . . . . 9 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (Poly1โ€˜๐‘Ÿ) = (Poly1โ€˜๐‘…))
13 chpmatfval.p . . . . . . . . 9 ๐‘ƒ = (Poly1โ€˜๐‘…)
1412, 13eqtr4di 2790 . . . . . . . 8 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (Poly1โ€˜๐‘Ÿ) = ๐‘ƒ)
1510, 14oveq12d 7426 . . . . . . 7 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (๐‘› maDet (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)) = (๐‘ maDet ๐‘ƒ))
16 chpmatfval.d . . . . . . 7 ๐ท = (๐‘ maDet ๐‘ƒ)
1715, 16eqtr4di 2790 . . . . . 6 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (๐‘› maDet (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)) = ๐ท)
18 fveq2 6891 . . . . . . . . . . . . 13 (๐‘Ÿ = ๐‘… โ†’ (Poly1โ€˜๐‘Ÿ) = (Poly1โ€˜๐‘…))
1918adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (Poly1โ€˜๐‘Ÿ) = (Poly1โ€˜๐‘…))
2019, 13eqtr4di 2790 . . . . . . . . . . 11 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (Poly1โ€˜๐‘Ÿ) = ๐‘ƒ)
2110, 20oveq12d 7426 . . . . . . . . . 10 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)) = (๐‘ Mat ๐‘ƒ))
22 chpmatfval.y . . . . . . . . . 10 ๐‘Œ = (๐‘ Mat ๐‘ƒ)
2321, 22eqtr4di 2790 . . . . . . . . 9 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)) = ๐‘Œ)
2423fveq2d 6895 . . . . . . . 8 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (-gโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))) = (-gโ€˜๐‘Œ))
25 chpmatfval.s . . . . . . . 8 โˆ’ = (-gโ€˜๐‘Œ)
2624, 25eqtr4di 2790 . . . . . . 7 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (-gโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))) = โˆ’ )
2723fveq2d 6895 . . . . . . . . 9 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))) = ( ยท๐‘  โ€˜๐‘Œ))
28 chpmatfval.m . . . . . . . . 9 ยท = ( ยท๐‘  โ€˜๐‘Œ)
2927, 28eqtr4di 2790 . . . . . . . 8 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))) = ยท )
30 fveq2 6891 . . . . . . . . . 10 (๐‘Ÿ = ๐‘… โ†’ (var1โ€˜๐‘Ÿ) = (var1โ€˜๐‘…))
31 chpmatfval.x . . . . . . . . . 10 ๐‘‹ = (var1โ€˜๐‘…)
3230, 31eqtr4di 2790 . . . . . . . . 9 (๐‘Ÿ = ๐‘… โ†’ (var1โ€˜๐‘Ÿ) = ๐‘‹)
3332adantl 482 . . . . . . . 8 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (var1โ€˜๐‘Ÿ) = ๐‘‹)
3423fveq2d 6895 . . . . . . . . 9 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (1rโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))) = (1rโ€˜๐‘Œ))
35 chpmatfval.i . . . . . . . . 9 1 = (1rโ€˜๐‘Œ)
3634, 35eqtr4di 2790 . . . . . . . 8 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (1rโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))) = 1 )
3729, 33, 36oveq123d 7429 . . . . . . 7 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ ((var1โ€˜๐‘Ÿ)( ยท๐‘  โ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))(1rโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))) = (๐‘‹ ยท 1 ))
38 oveq12 7417 . . . . . . . . 9 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (๐‘› matToPolyMat ๐‘Ÿ) = (๐‘ matToPolyMat ๐‘…))
39 chpmatfval.t . . . . . . . . 9 ๐‘‡ = (๐‘ matToPolyMat ๐‘…)
4038, 39eqtr4di 2790 . . . . . . . 8 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (๐‘› matToPolyMat ๐‘Ÿ) = ๐‘‡)
4140fveq1d 6893 . . . . . . 7 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ ((๐‘› matToPolyMat ๐‘Ÿ)โ€˜๐‘š) = (๐‘‡โ€˜๐‘š))
4226, 37, 41oveq123d 7429 . . . . . 6 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (((var1โ€˜๐‘Ÿ)( ยท๐‘  โ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))(1rโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))))(-gโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))((๐‘› matToPolyMat ๐‘Ÿ)โ€˜๐‘š)) = ((๐‘‹ ยท 1 ) โˆ’ (๐‘‡โ€˜๐‘š)))
4317, 42fveq12d 6898 . . . . 5 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ ((๐‘› maDet (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))โ€˜(((var1โ€˜๐‘Ÿ)( ยท๐‘  โ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))(1rโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))))(-gโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))((๐‘› matToPolyMat ๐‘Ÿ)โ€˜๐‘š))) = (๐ทโ€˜((๐‘‹ ยท 1 ) โˆ’ (๐‘‡โ€˜๐‘š))))
449, 43mpteq12dv 5239 . . . 4 ((๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…) โ†’ (๐‘š โˆˆ (Baseโ€˜(๐‘› Mat ๐‘Ÿ)) โ†ฆ ((๐‘› maDet (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))โ€˜(((var1โ€˜๐‘Ÿ)( ยท๐‘  โ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))(1rโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))))(-gโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))((๐‘› matToPolyMat ๐‘Ÿ)โ€˜๐‘š)))) = (๐‘š โˆˆ ๐ต โ†ฆ (๐ทโ€˜((๐‘‹ ยท 1 ) โˆ’ (๐‘‡โ€˜๐‘š)))))
4544adantl 482 . . 3 (((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ ๐‘‰) โˆง (๐‘› = ๐‘ โˆง ๐‘Ÿ = ๐‘…)) โ†’ (๐‘š โˆˆ (Baseโ€˜(๐‘› Mat ๐‘Ÿ)) โ†ฆ ((๐‘› maDet (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))โ€˜(((var1โ€˜๐‘Ÿ)( ยท๐‘  โ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))(1rโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ))))(-gโ€˜(๐‘› Mat (Poly1โ€˜๐‘Ÿ)))((๐‘› matToPolyMat ๐‘Ÿ)โ€˜๐‘š)))) = (๐‘š โˆˆ ๐ต โ†ฆ (๐ทโ€˜((๐‘‹ ยท 1 ) โˆ’ (๐‘‡โ€˜๐‘š)))))
46 simpl 483 . . 3 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ ๐‘‰) โ†’ ๐‘ โˆˆ Fin)
47 elex 3492 . . . 4 (๐‘… โˆˆ ๐‘‰ โ†’ ๐‘… โˆˆ V)
4847adantl 482 . . 3 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ ๐‘‰) โ†’ ๐‘… โˆˆ V)
498fvexi 6905 . . . 4 ๐ต โˆˆ V
50 mptexg 7222 . . . 4 (๐ต โˆˆ V โ†’ (๐‘š โˆˆ ๐ต โ†ฆ (๐ทโ€˜((๐‘‹ ยท 1 ) โˆ’ (๐‘‡โ€˜๐‘š)))) โˆˆ V)
5149, 50mp1i 13 . . 3 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ ๐‘‰) โ†’ (๐‘š โˆˆ ๐ต โ†ฆ (๐ทโ€˜((๐‘‹ ยท 1 ) โˆ’ (๐‘‡โ€˜๐‘š)))) โˆˆ V)
523, 45, 46, 48, 51ovmpod 7559 . 2 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ ๐‘‰) โ†’ (๐‘ CharPlyMat ๐‘…) = (๐‘š โˆˆ ๐ต โ†ฆ (๐ทโ€˜((๐‘‹ ยท 1 ) โˆ’ (๐‘‡โ€˜๐‘š)))))
531, 52eqtrid 2784 1 ((๐‘ โˆˆ Fin โˆง ๐‘… โˆˆ ๐‘‰) โ†’ ๐ถ = (๐‘š โˆˆ ๐ต โ†ฆ (๐ทโ€˜((๐‘‹ ยท 1 ) โˆ’ (๐‘‡โ€˜๐‘š)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 396   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106  Vcvv 3474   โ†ฆ cmpt 5231  โ€˜cfv 6543  (class class class)co 7408   โˆˆ cmpo 7410  Fincfn 8938  Basecbs 17143   ยท๐‘  cvsca 17200  -gcsg 18820  1rcur 20003  var1cv1 21699  Poly1cpl1 21700   Mat cmat 21906   maDet cmdat 22085   matToPolyMat cmat2pmat 22205   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-pr 5427
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3an 1089  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-ral 3062  df-rex 3071  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-nul 4323  df-if 4529  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-id 5574  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-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-chpmat 22328
This theorem is referenced by:  chpmatval  22332
  Copyright terms: Public domain W3C validator