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

Theorem chpscmat 22699
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 764 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝑁 ∈ Fin)
2 simplr 766 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝑅 ∈ CRing)
3 elrabi 3672 . . . . . 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 2845 . . . . 5 (𝑀 ∈ 𝐷 β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
653ad2ant1 1130 . . . 4 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸) β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
76adantl 481 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
8 oveq 7411 . . . . . . . . . . 11 (π‘š = 𝑀 β†’ (π‘–π‘šπ‘—) = (𝑖𝑀𝑗))
98eqeq1d 2728 . . . . . . . . . 10 (π‘š = 𝑀 β†’ ((π‘–π‘šπ‘—) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) ↔ (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…))))
1092ralbidv 3212 . . . . . . . . 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 3172 . . . . . . . 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 3678 . . . . . . 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 4535 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑖 β‰  𝑗 β†’ if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, (0gβ€˜π‘…)) = (0gβ€˜π‘…))
1413eqeq2d 2737 . . . . . . . . . . . . . . 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 3161 . . . . . . . . . . . 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 3161 . . . . . . . . . . 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 412 . . . . . . . . . 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 3149 . . . . . . . 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 406 . . . . . . 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 2845 . . . . 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 407 . . 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 2726 . . . 4 (Baseβ€˜π΄) = (Baseβ€˜π΄)
32 chp0mat.x . . . 4 𝑋 = (var1β€˜π‘…)
33 eqid 2726 . . . 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 22698 . . 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 7423 . . . . . . . . . . 11 (𝑛 = π‘˜ β†’ (𝑛𝑀𝑛) = (π‘˜π‘€π‘˜))
4039eqeq1d 2728 . . . . . . . . . 10 (𝑛 = π‘˜ β†’ ((𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 ↔ (π‘˜π‘€π‘˜) = 𝐸))
4140rspccv 3603 . . . . . . . . 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 481 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (π‘˜ ∈ 𝑁 β†’ (π‘˜π‘€π‘˜) = 𝐸))
4443imp 406 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) ∧ π‘˜ ∈ 𝑁) β†’ (π‘˜π‘€π‘˜) = 𝐸)
4544fveq2d 6889 . . . . 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 7421 . . . 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 7421 . 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 22072 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑃 ∈ CRing)
5034crngmgp 20146 . . . . 5 (𝑃 ∈ CRing β†’ 𝐺 ∈ CMnd)
51 cmnmnd 19717 . . . . 5 (𝐺 ∈ CMnd β†’ 𝐺 ∈ Mnd)
5249, 50, 513syl 18 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝐺 ∈ Mnd)
5352ad2antlr 724 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝐺 ∈ Mnd)
54 crngring 20150 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑅 ∈ Ring)
5528ply1ring 22121 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝑃 ∈ Ring)
5654, 55syl 17 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑃 ∈ Ring)
57 ringgrp 20143 . . . . . . 7 (𝑃 ∈ Ring β†’ 𝑃 ∈ Grp)
5856, 57syl 17 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑃 ∈ Grp)
5958ad2antlr 724 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝑃 ∈ Grp)
60 eqid 2726 . . . . . . . 8 (Baseβ€˜π‘ƒ) = (Baseβ€˜π‘ƒ)
6132, 28, 60vr1cl 22091 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝑋 ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
6254, 61syl 17 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑋 ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
6362ad2antlr 724 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ 𝑋 ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
64 simpr 484 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝐼 ∈ 𝑁)
65 eqid 2726 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Scalarβ€˜π‘ƒ) = (Scalarβ€˜π‘ƒ)
6656ad2antll 726 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ 𝑃 ∈ Ring)
6766adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝑃 ∈ Ring)
6828ply1lmod 22125 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝑃 ∈ LMod)
6954, 68syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑃 ∈ LMod)
7069ad2antll 726 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ 𝑃 ∈ LMod)
7170adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝑃 ∈ LMod)
72 eqid 2726 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘ƒ)) = (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘ƒ))
7330, 65, 67, 71, 72, 60asclf 21776 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝑆:(Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘ƒ))⟢(Baseβ€˜π‘ƒ))
745adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
7574adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝑀 ∈ (Baseβ€˜π΄))
76 eqid 2726 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (Baseβ€˜π‘…) = (Baseβ€˜π‘…)
7729, 76matecl 22282 . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 22126 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑅 = (Scalarβ€˜π‘ƒ))
8079ad2antll 726 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) β†’ 𝑅 = (Scalarβ€˜π‘ƒ))
8180adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ 𝑅 = (Scalarβ€˜π‘ƒ))
8281eqcomd 2732 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (Scalarβ€˜π‘ƒ) = 𝑅)
8382fveq2d 6889 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘ƒ)) = (Baseβ€˜π‘…))
8478, 83eleqtrrd 2830 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (𝐼𝑀𝐼) ∈ (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘ƒ)))
8573, 84ffvelcdmd 7081 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (π‘†β€˜(𝐼𝑀𝐼)) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
86 fveq2 6885 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐸 = (𝐼𝑀𝐼) β†’ (π‘†β€˜πΈ) = (π‘†β€˜(𝐼𝑀𝐼)))
8786eqcoms 2734 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐼𝑀𝐼) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) = (π‘†β€˜(𝐼𝑀𝐼)))
8887eleq1d 2812 . . . . . . . . . . . . . . 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 480 . . . . . . . . . . . . 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 7423 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑛 = 𝐼 β†’ (𝑛𝑀𝑛) = (𝐼𝑀𝐼))
9392eqeq1d 2728 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑛 = 𝐼 β†’ ((𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 ↔ (𝐼𝑀𝐼) = 𝐸))
9493imbi1d 341 . . . . . . . . . . . . . 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 481 . . . . . . . . . . . . 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 257 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) ∧ 𝑛 = 𝐼) β†’ ((𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)))
9764, 96rspcimdv 3596 . . . . . . . . . . 11 (((𝑀 ∈ 𝐷 ∧ (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) β†’ (βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸 β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ)))
9897ex 412 . . . . . . . . . 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 412 . . . . . . . 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 407 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑀 ∈ 𝐷 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ βˆ€π‘› ∈ 𝑁 (𝑛𝑀𝑛) = 𝐸)) β†’ (π‘†β€˜πΈ) ∈ (Baseβ€˜π‘ƒ))
10460, 35grpsubcl 18948 . . . . 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 20045 . . . 4 (Baseβ€˜π‘ƒ) = (Baseβ€˜πΊ)
107105, 106eleqtrdi 2837 . . 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 2726 . . . 4 (Baseβ€˜πΊ) = (Baseβ€˜πΊ)
109 chp0mat.m . . . 4 ↑ = (.gβ€˜πΊ)
110108, 109gsumconst 19854 . . 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 2770 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 395   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   β‰  wne 2934  βˆ€wral 3055  βˆƒwrex 3064  {crab 3426  ifcif 4523   ↦ cmpt 5224  β€˜cfv 6537  (class class class)co 7405  Fincfn 8941  β™―chash 14295  Basecbs 17153  Scalarcsca 17209  0gc0g 17394   Ξ£g cgsu 17395  Mndcmnd 18667  Grpcgrp 18863  -gcsg 18865  .gcmg 18995  CMndccmn 19700  mulGrpcmgp 20039  Ringcrg 20138  CRingccrg 20139  LModclmod 20706  algSccascl 21747  var1cv1 22050  Poly1cpl1 22051   Mat cmat 22262   CharPlyMat cchpmat 22683
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 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-addf 11191  ax-mulf 11192
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  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 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-tp 4628  df-op 4630  df-ot 4632  df-uni 4903  df-int 4944  df-iun 4992  df-iin 4993  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-se 5625  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-of 7667  df-ofr 7668  df-om 7853  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8147  df-tpos 8212  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8467  df-2o 8468  df-er 8705  df-map 8824  df-pm 8825  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9364  df-sup 9439  df-oi 9507  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-xnn0 12549  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-rp 12981  df-fz 13491  df-fzo 13634  df-seq 13973  df-exp 14033  df-hash 14296  df-word 14471  df-lsw 14519  df-concat 14527  df-s1 14552  df-substr 14597  df-pfx 14627  df-splice 14706  df-reverse 14715  df-s2 14805  df-struct 17089  df-sets 17106  df-slot 17124  df-ndx 17136  df-base 17154  df-ress 17183  df-plusg 17219  df-mulr 17220  df-starv 17221  df-sca 17222  df-vsca 17223  df-ip 17224  df-tset 17225  df-ple 17226  df-ds 17228  df-unif 17229  df-hom 17230  df-cco 17231  df-0g 17396  df-gsum 17397  df-prds 17402  df-pws 17404  df-mre 17539  df-mrc 17540  df-acs 17542  df-mgm 18573  df-sgrp 18652  df-mnd 18668  df-mhm 18713  df-submnd 18714  df-efmnd 18794  df-grp 18866  df-minusg 18867  df-sbg 18868  df-mulg 18996  df-subg 19050  df-ghm 19139  df-gim 19184  df-cntz 19233  df-oppg 19262  df-symg 19287  df-pmtr 19362  df-psgn 19411  df-cmn 19702  df-abl 19703  df-mgp 20040  df-rng 20058  df-ur 20087  df-ring 20140  df-cring 20141  df-oppr 20236  df-dvdsr 20259  df-unit 20260  df-invr 20290  df-dvr 20303  df-rhm 20374  df-subrng 20446  df-subrg 20471  df-drng 20589  df-lmod 20708  df-lss 20779  df-sra 21021  df-rgmod 21022  df-cnfld 21241  df-zring 21334  df-zrh 21390  df-dsmm 21627  df-frlm 21642  df-ascl 21750  df-psr 21803  df-mvr 21804  df-mpl 21805  df-opsr 21807  df-psr1 22054  df-vr1 22055  df-ply1 22056  df-mamu 22241  df-mat 22263  df-mdet 22442  df-mat2pmat 22564  df-chpmat 22684
This theorem is referenced by:  chpscmat0  22700
  Copyright terms: Public domain W3C validator