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

Theorem chpscmat 22760
Description: The characteristic polynomial of a (nonempty!) scalar matrix. (Contributed by AV, 21-Aug-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
chp0mat.c 𝐢 = (𝑁 CharPlyMat 𝑅)
chp0mat.p 𝑃 = (Poly1β€˜π‘…)
chp0mat.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
chp0mat.x 𝑋 = (var1β€˜π‘…)
chp0mat.g 𝐺 = (mulGrpβ€˜π‘ƒ)
chp0mat.m ↑ = (.gβ€˜πΊ)
chpscmat.d 𝐷 = {π‘š ∈ (Baseβ€˜π΄) ∣ βˆƒπ‘ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (π‘–π‘šπ‘—) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))}
chpscmat.s 𝑆 = (algScβ€˜π‘ƒ)
chpscmat.m βˆ’ = (-gβ€˜π‘ƒ)
Assertion
Ref Expression
chpscmat (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (πΆβ€˜π‘€) = ((β™―β€˜π‘) ↑ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ))))
Distinct variable groups:   𝑖,𝑗,𝐴   𝑖,𝑁,𝑗   𝑃,𝑖,𝑗   𝑅,𝑖,𝑗   𝑖,𝑋,𝑗   𝐴,𝑐,π‘š   𝐷,𝑛   𝑛,𝐸   𝑛,𝐼   𝑀,𝑐,𝑖,𝑗,π‘š,𝑛   𝑁,𝑐,π‘š,𝑛   𝑃,𝑛   𝑅,𝑐,π‘š,𝑛   𝑆,𝑛
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑛)   𝐢(𝑖,𝑗,π‘š,𝑛,𝑐)   𝐷(𝑖,𝑗,π‘š,𝑐)   𝑃(π‘š,𝑐)   𝑆(𝑖,𝑗,π‘š,𝑐)   𝐸(𝑖,𝑗,π‘š,𝑐)   ↑ (𝑖,𝑗,π‘š,𝑛,𝑐)   𝐺(𝑖,𝑗,π‘š,𝑛,𝑐)   𝐼(𝑖,𝑗,π‘š,𝑐)   βˆ’ (𝑖,𝑗,π‘š,𝑛,𝑐)   𝑋(π‘š,𝑛,𝑐)

Proof of Theorem chpscmat
Dummy variable π‘˜ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpll 765 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝑁 ∈ Fin)
2 simplr 767 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝑅 ∈ CRing)
3 elrabi 3668 . . . . . 6 (𝑀 ∈ {π‘š ∈ (Baseβ€˜π΄) ∣ βˆƒπ‘ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (π‘–π‘šπ‘—) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))} β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
4 chpscmat.d . . . . . 6 𝐷 = {π‘š ∈ (Baseβ€˜π΄) ∣ βˆƒπ‘ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (π‘–π‘šπ‘—) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))}
53, 4eleq2s 2843 . . . . 5 (𝑀 ∈ 𝐷 β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
653ad2ant1 1130 . . . 4 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸) β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
76adantl 480 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
8 oveq 7420 . . . . . . . . . . 11 (π‘š = 𝑀 β†’ (π‘–π‘šπ‘—) = (𝑖𝑀𝑗))
98eqeq1d 2727 . . . . . . . . . 10 (π‘š = 𝑀 β†’ ((π‘–π‘šπ‘—) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) ↔ (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))))
1092ralbidv 3209 . . . . . . . . 9 (π‘š = 𝑀 β†’ (βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (π‘–π‘šπ‘—) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) ↔ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))))
1110rexbidv 3169 . . . . . . . 8 (π‘š = 𝑀 β†’ (βˆƒπ‘ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (π‘–π‘šπ‘—) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) ↔ βˆƒπ‘ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))))
1211elrab 3674 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ {π‘š ∈ (Baseβ€˜π΄) ∣ βˆƒπ‘ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (π‘–π‘šπ‘—) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))} ↔ (𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄) ∧ βˆƒπ‘ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))))
13 ifnefalse 4534 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) = (0gβ€˜π‘…))
1413eqeq2d 2736 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ ((𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) ↔ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…)))
1514biimpcd 248 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) β†’ (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…)))
1615a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄) ∧ 𝑐 ∈ (Baseβ€˜π‘…)) ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) β†’ ((𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) β†’ (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…))))
1716ralimdva 3157 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄) ∧ 𝑐 ∈ (Baseβ€˜π‘…)) ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) β†’ (βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) β†’ βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…))))
1817ralimdva 3157 . . . . . . . . . . 11 (((𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄) ∧ 𝑐 ∈ (Baseβ€˜π‘…)) ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ (βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) β†’ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…))))
1918ex 411 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄) ∧ 𝑐 ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) β†’ (βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) β†’ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…)))))
2019com23 86 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄) ∧ 𝑐 ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ (βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) β†’ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) β†’ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…)))))
2120rexlimdva 3145 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄) β†’ (βˆƒπ‘ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) β†’ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) β†’ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…)))))
2221imp 405 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄) ∧ βˆƒπ‘ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))) β†’ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) β†’ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…))))
2312, 22sylbi 216 . . . . . 6 (𝑀 ∈ {π‘š ∈ (Baseβ€˜π΄) ∣ βˆƒπ‘ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (π‘–π‘šπ‘—) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))} β†’ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) β†’ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…))))
2423, 4eleq2s 2843 . . . . 5 (𝑀 ∈ 𝐷 β†’ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) β†’ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…))))
25243ad2ant1 1130 . . . 4 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸) β†’ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) β†’ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…))))
2625impcom 406 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…)))
27 chp0mat.c . . . 4 𝐢 = (𝑁 CharPlyMat 𝑅)
28 chp0mat.p . . . 4 𝑃 = (Poly1β€˜π‘…)
29 chp0mat.a . . . 4 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
30 chpscmat.s . . . 4 𝑆 = (algScβ€˜π‘ƒ)
31 eqid 2725 . . . 4 (Baseβ€˜π΄) = (Baseβ€˜π΄)
32 chp0mat.x . . . 4 𝑋 = (var1β€˜π‘…)
33 eqid 2725 . . . 4 (0gβ€˜π‘…) = (0gβ€˜π‘…)
34 chp0mat.g . . . 4 𝐺 = (mulGrpβ€˜π‘ƒ)
35 chpscmat.m . . . 4 βˆ’ = (-gβ€˜π‘ƒ)
3627, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35chpdmat 22759 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄)) ∧ βˆ€π‘– ∈ 𝑁 βˆ€π‘— ∈ 𝑁 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ (𝑖𝑀𝑗) = (0gβ€˜π‘…))) β†’ (πΆβ€˜π‘€) = (𝐺 Ξ£g (π‘˜ ∈ 𝑁 ↦ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜(π‘˜π‘€π‘˜))))))
371, 2, 7, 26, 36syl31anc 1370 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (πΆβ€˜π‘€) = (𝐺 Ξ£g (π‘˜ ∈ 𝑁 ↦ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜(π‘˜π‘€π‘˜))))))
38 id 22 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = π‘˜ β†’ 𝑛 = π‘˜)
3938, 38oveq12d 7432 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = π‘˜ β†’ (𝑛𝑀𝑛) = (π‘˜π‘€π‘˜))
4039eqeq1d 2727 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = π‘˜ β†’ ((𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 ↔ (π‘˜π‘€π‘˜) = 𝐸))
4140rspccv 3598 . . . . . . . . 9 (βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ (π‘˜ ∈ 𝑁 β†’ (π‘˜π‘€π‘˜) = 𝐸))
42413ad2ant3 1132 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸) β†’ (π‘˜ ∈ 𝑁 β†’ (π‘˜π‘€π‘˜) = 𝐸))
4342adantl 480 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (π‘˜ ∈ 𝑁 β†’ (π‘˜π‘€π‘˜) = 𝐸))
4443imp 405 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) ∧ π‘˜ ∈ 𝑁) β†’ (π‘˜π‘€π‘˜) = 𝐸)
4544fveq2d 6894 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) ∧ π‘˜ ∈ 𝑁) β†’ (π‘†β€˜(π‘˜π‘€π‘˜)) = (π‘†β€˜πΈ))
4645oveq2d 7430 . . . 4 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) ∧ π‘˜ ∈ 𝑁) β†’ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜(π‘˜π‘€π‘˜))) = (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ)))
4746mpteq2dva 5241 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (π‘˜ ∈ 𝑁 ↦ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜(π‘˜π‘€π‘˜)))) = (π‘˜ ∈ 𝑁 ↦ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ))))
4847oveq2d 7430 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (𝐺 Ξ£g (π‘˜ ∈ 𝑁 ↦ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜(π‘˜π‘€π‘˜))))) = (𝐺 Ξ£g (π‘˜ ∈ 𝑁 ↦ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ)))))
4928ply1crng 22124 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑃 ∈ CRing)
5034crngmgp 20183 . . . . 5 (𝑃 ∈ CRing β†’ 𝐺 ∈ CMnd)
51 cmnmnd 19754 . . . . 5 (𝐺 ∈ CMnd β†’ 𝐺 ∈ Mnd)
5249, 50, 513syl 18 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝐺 ∈ Mnd)
5352ad2antlr 725 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝐺 ∈ Mnd)
54 crngring 20187 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑅 ∈ Ring)
5528ply1ring 22173 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝑃 ∈ Ring)
5654, 55syl 17 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑃 ∈ Ring)
57 ringgrp 20180 . . . . . . 7 (𝑃 ∈ Ring β†’ 𝑃 ∈ Grp)
5856, 57syl 17 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑃 ∈ Grp)
5958ad2antlr 725 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝑃 ∈ Grp)
60 eqid 2725 . . . . . . . 8 (Baseβ€˜π‘ƒ) = (Baseβ€˜π‘ƒ)
6132, 28, 60vr1cl 22143 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝑋 ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
6254, 61syl 17 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑋 ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
6362ad2antlr 725 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝑋 ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
64 simpr 483 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝐼 ∈ 𝑁)
65 eqid 2725 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Scalarβ€˜π‘ƒ) = (Scalarβ€˜π‘ƒ)
6656ad2antll 727 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ 𝑃 ∈ Ring)
6766adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝑃 ∈ Ring)
6828ply1lmod 22177 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝑃 ∈ LMod)
6954, 68syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑃 ∈ LMod)
7069ad2antll 727 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ 𝑃 ∈ LMod)
7170adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝑃 ∈ LMod)
72 eqid 2725 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘ƒ)) = (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘ƒ))
7330, 65, 67, 71, 72, 60asclf 21817 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝑆:(Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘ƒ))⟢(Baseβ€˜π‘ƒ))
745adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
7574adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
76 eqid 2725 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (Baseβ€˜π‘…) = (Baseβ€˜π‘…)
7729, 76matecl 22343 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄)) β†’ (𝐼𝑀𝐼) ∈ (Baseβ€˜π‘…))
7864, 64, 75, 77syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (𝐼𝑀𝐼) ∈ (Baseβ€˜π‘…))
7928ply1sca 22178 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑅 = (Scalarβ€˜π‘ƒ))
8079ad2antll 727 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ 𝑅 = (Scalarβ€˜π‘ƒ))
8180adantr 479 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝑅 = (Scalarβ€˜π‘ƒ))
8281eqcomd 2731 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (Scalarβ€˜π‘ƒ) = 𝑅)
8382fveq2d 6894 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘ƒ)) = (Baseβ€˜π‘…))
8478, 83eleqtrrd 2828 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (𝐼𝑀𝐼) ∈ (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘ƒ)))
8573, 84ffvelcdmd 7088 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (π‘†β€˜(𝐼𝑀𝐼)) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
86 fveq2 6890 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐸 = (𝐼𝑀𝐼) β†’ (π‘†β€˜πΈ) = (π‘†β€˜(𝐼𝑀𝐼)))
8786eqcoms 2733 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐼𝑀𝐼) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) = (π‘†β€˜(𝐼𝑀𝐼)))
8887eleq1d 2810 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝐼𝑀𝐼) = 𝐸 β†’ ((π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ) ↔ (π‘†β€˜(𝐼𝑀𝐼)) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)))
8985, 88syl5ibrcom 246 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ ((𝐼𝑀𝐼) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)))
9089adantr 479 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) ∧ 𝑛 = 𝐼) β†’ ((𝐼𝑀𝐼) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)))
91 id 22 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝑛 = 𝐼 β†’ 𝑛 = 𝐼)
9291, 91oveq12d 7432 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 𝐼 β†’ (𝑛𝑀𝑛) = (𝐼𝑀𝐼))
9392eqeq1d 2727 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝐼 β†’ ((𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 ↔ (𝐼𝑀𝐼) = 𝐸))
9493imbi1d 340 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑛 = 𝐼 β†’ (((𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)) ↔ ((𝐼𝑀𝐼) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))))
9594adantl 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) ∧ 𝑛 = 𝐼) β†’ (((𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)) ↔ ((𝐼𝑀𝐼) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))))
9690, 95mpbird 256 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) ∧ 𝑛 = 𝐼) β†’ ((𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)))
9764, 96rspcimdv 3591 . . . . . . . . . . 11 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)))
9897ex 411 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ (𝐼 ∈ 𝑁 β†’ (βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))))
9998com23 86 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ (βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ (𝐼 ∈ 𝑁 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))))
10099ex 411 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ 𝐷 β†’ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) β†’ (βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ (𝐼 ∈ 𝑁 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)))))
101100com24 95 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ 𝐷 β†’ (𝐼 ∈ 𝑁 β†’ (βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)))))
1021013imp 1108 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸) β†’ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)))
103102impcom 406 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
10460, 35grpsubcl 18978 . . . . 5 ((𝑃 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ) ∧ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)) β†’ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ)) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
10559, 63, 103, 104syl3anc 1368 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ)) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
10634, 60mgpbas 20082 . . . 4 (Baseβ€˜π‘ƒ) = (Baseβ€˜πΊ)
107105, 106eleqtrdi 2835 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ)) ∈ (Baseβ€˜πΊ))
108 eqid 2725 . . . 4 (Baseβ€˜πΊ) = (Baseβ€˜πΊ)
109 chp0mat.m . . . 4 ↑ = (.gβ€˜πΊ)
110108, 109gsumconst 19891 . . 3 ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ)) ∈ (Baseβ€˜πΊ)) β†’ (𝐺 Ξ£g (π‘˜ ∈ 𝑁 ↦ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ)))) = ((β™―β€˜π‘) ↑ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ))))
11153, 1, 107, 110syl3anc 1368 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (𝐺 Ξ£g (π‘˜ ∈ 𝑁 ↦ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ)))) = ((β™―β€˜π‘) ↑ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ))))
11237, 48, 1113eqtrd 2769 1 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (πΆβ€˜π‘€) = ((β™―β€˜π‘) ↑ (𝑋 βˆ’ (π‘†β€˜πΈ))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   β‰  wne 2930  βˆ€wral 3051  βˆƒwrex 3060  {crab 3419  ifcif 4522   ↦ cmpt 5224  β€˜cfv 6541  (class class class)co 7414  Fincfn 8960  β™―chash 14319  Basecbs 17177  Scalarcsca 17233  0gc0g 17418   Ξ£g cgsu 17419  Mndcmnd 18691  Grpcgrp 18892  -gcsg 18894  .gcmg 19025  CMndccmn 19737  mulGrpcmgp 20076  Ringcrg 20175  CRingccrg 20176  LModclmod 20745  algSccascl 21788  var1cv1 22101  Poly1cpl1 22102   Mat cmat 22323   CharPlyMat cchpmat 22744
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5357  ax-pr 5421  ax-un 7736  ax-cnex 11192  ax-resscn 11193  ax-1cn 11194  ax-icn 11195  ax-addcl 11196  ax-addrcl 11197  ax-mulcl 11198  ax-mulrcl 11199  ax-mulcom 11200  ax-addass 11201  ax-mulass 11202  ax-distr 11203  ax-i2m1 11204  ax-1ne0 11205  ax-1rid 11206  ax-rnegex 11207  ax-rrecex 11208  ax-cnre 11209  ax-pre-lttri 11210  ax-pre-lttrn 11211  ax-pre-ltadd 11212  ax-pre-mulgt0 11213  ax-addf 11215  ax-mulf 11216
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-xor 1505  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3769  df-csb 3885  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3956  df-pss 3958  df-nul 4317  df-if 4523  df-pw 4598  df-sn 4623  df-pr 4625  df-tp 4627  df-op 4629  df-ot 4631  df-uni 4902  df-int 4943  df-iun 4991  df-iin 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5568  df-eprel 5574  df-po 5582  df-so 5583  df-fr 5625  df-se 5626  df-we 5627  df-xp 5676  df-rel 5677  df-cnv 5678  df-co 5679  df-dm 5680  df-rn 5681  df-res 5682  df-ima 5683  df-pred 6298  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6493  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-isom 6550  df-riota 7370  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-of 7680  df-ofr 7681  df-om 7867  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-supp 8162  df-tpos 8228  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8388  df-rdg 8427  df-1o 8483  df-2o 8484  df-er 8721  df-map 8843  df-pm 8844  df-ixp 8913  df-en 8961  df-dom 8962  df-sdom 8963  df-fin 8964  df-fsupp 9384  df-sup 9463  df-oi 9531  df-card 9960  df-pnf 11278  df-mnf 11279  df-xr 11280  df-ltxr 11281  df-le 11282  df-sub 11474  df-neg 11475  df-div 11900  df-nn 12241  df-2 12303  df-3 12304  df-4 12305  df-5 12306  df-6 12307  df-7 12308  df-8 12309  df-9 12310  df-n0 12501  df-xnn0 12573  df-z 12587  df-dec 12706  df-uz 12851  df-rp 13005  df-fz 13515  df-fzo 13658  df-seq 13997  df-exp 14057  df-hash 14320  df-word 14495  df-lsw 14543  df-concat 14551  df-s1 14576  df-substr 14621  df-pfx 14651  df-splice 14730  df-reverse 14739  df-s2 14829  df-struct 17113  df-sets 17130  df-slot 17148  df-ndx 17160  df-base 17178  df-ress 17207  df-plusg 17243  df-mulr 17244  df-starv 17245  df-sca 17246  df-vsca 17247  df-ip 17248  df-tset 17249  df-ple 17250  df-ds 17252  df-unif 17253  df-hom 17254  df-cco 17255  df-0g 17420  df-gsum 17421  df-prds 17426  df-pws 17428  df-mre 17563  df-mrc 17564  df-acs 17566  df-mgm 18597  df-sgrp 18676  df-mnd 18692  df-mhm 18737  df-submnd 18738  df-efmnd 18823  df-grp 18895  df-minusg 18896  df-sbg 18897  df-mulg 19026  df-subg 19080  df-ghm 19170  df-gim 19215  df-cntz 19270  df-oppg 19299  df-symg 19324  df-pmtr 19399  df-psgn 19448  df-cmn 19739  df-abl 19740  df-mgp 20077  df-rng 20095  df-ur 20124  df-ring 20177  df-cring 20178  df-oppr 20275  df-dvdsr 20298  df-unit 20299  df-invr 20329  df-dvr 20342  df-rhm 20413  df-subrng 20485  df-subrg 20510  df-drng 20628  df-lmod 20747  df-lss 20818  df-sra 21060  df-rgmod 21061  df-cnfld 21282  df-zring 21375  df-zrh 21431  df-dsmm 21668  df-frlm 21683  df-ascl 21791  df-psr 21844  df-mvr 21845  df-mpl 21846  df-opsr 21848  df-psr1 22105  df-vr1 22106  df-ply1 22107  df-mamu 22307  df-mat 22324  df-mdet 22503  df-mat2pmat 22625  df-chpmat 22745
This theorem is referenced by:  chpscmat0  22761
  Copyright terms: Public domain W3C validator