MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  decpmataa0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem decpmataa0 21373
Description: The matrix consisting of the coefficients in the polynomial entries of a polynomial matrix for the same power is 0 for almost all powers. (Contributed by AV, 3-Nov-2019.) (Revised by AV, 3-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
decpmate.p 𝑃 = (Poly1𝑅)
decpmate.c 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
decpmate.b 𝐵 = (Base‘𝐶)
decpmatcl.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
decpmatfsupp.0 0 = (0g𝐴)
Assertion
Ref Expression
decpmataa0 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → ∃𝑠 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 (𝑠 < 𝑥 → (𝑀 decompPMat 𝑥) = 0 ))
Distinct variable groups:   𝐵,𝑠,𝑥   𝑀,𝑠,𝑥   𝑁,𝑠,𝑥   𝑅,𝑠,𝑥   0 ,𝑠,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑥,𝑠)   𝐶(𝑥,𝑠)   𝑃(𝑥,𝑠)

Proof of Theorem decpmataa0
Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 decpmate.c . . . . . 6 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
2 decpmate.b . . . . . 6 𝐵 = (Base‘𝐶)
31, 2matrcl 21017 . . . . 5 (𝑀𝐵 → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ V))
43simpld 498 . . . 4 (𝑀𝐵𝑁 ∈ Fin)
54adantl 485 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 𝑁 ∈ Fin)
6 simpl 486 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 𝑅 ∈ Ring)
7 simpr 488 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 𝑀𝐵)
8 decpmate.p . . . 4 𝑃 = (Poly1𝑅)
9 eqid 2798 . . . 4 (0g𝑅) = (0g𝑅)
108, 1, 2, 9pmatcoe1fsupp 21306 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → ∃𝑠 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 (𝑠 < 𝑥 → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 ((coe1‘(𝑖𝑀𝑗))‘𝑥) = (0g𝑅)))
115, 6, 7, 10syl3anc 1368 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → ∃𝑠 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 (𝑠 < 𝑥 → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 ((coe1‘(𝑖𝑀𝑗))‘𝑥) = (0g𝑅)))
12 decpmatcl.a . . . . . . . . 9 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
13 eqid 2798 . . . . . . . . 9 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
148, 1, 2, 12, 13decpmatcl 21372 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵𝑥 ∈ ℕ0) → (𝑀 decompPMat 𝑥) ∈ (Base‘𝐴))
15143expa 1115 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → (𝑀 decompPMat 𝑥) ∈ (Base‘𝐴))
165, 6jca 515 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring))
1712matring 21048 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐴 ∈ Ring)
18 decpmatfsupp.0 . . . . . . . . . 10 0 = (0g𝐴)
1913, 18ring0cl 19315 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ Ring → 0 ∈ (Base‘𝐴))
2016, 17, 193syl 18 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 0 ∈ (Base‘𝐴))
2120adantr 484 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → 0 ∈ (Base‘𝐴))
2212, 13eqmat 21029 . . . . . . 7 (((𝑀 decompPMat 𝑥) ∈ (Base‘𝐴) ∧ 0 ∈ (Base‘𝐴)) → ((𝑀 decompPMat 𝑥) = 0 ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖(𝑀 decompPMat 𝑥)𝑗) = (𝑖 0 𝑗)))
2315, 21, 22syl2anc 587 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → ((𝑀 decompPMat 𝑥) = 0 ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖(𝑀 decompPMat 𝑥)𝑗) = (𝑖 0 𝑗)))
24 df-3an 1086 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵𝑥 ∈ ℕ0) ↔ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0))
258, 1, 2decpmate 21371 . . . . . . . . 9 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵𝑥 ∈ ℕ0) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖(𝑀 decompPMat 𝑥)𝑗) = ((coe1‘(𝑖𝑀𝑗))‘𝑥))
2624, 25sylanbr 585 . . . . . . . 8 ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖(𝑀 decompPMat 𝑥)𝑗) = ((coe1‘(𝑖𝑀𝑗))‘𝑥))
2716adantr 484 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring))
2827adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring))
2912, 9mat0op 21024 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (0g𝐴) = (𝑎𝑁, 𝑏𝑁 ↦ (0g𝑅)))
3018, 29syl5eq 2845 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 0 = (𝑎𝑁, 𝑏𝑁 ↦ (0g𝑅)))
3128, 30syl 17 . . . . . . . . 9 ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → 0 = (𝑎𝑁, 𝑏𝑁 ↦ (0g𝑅)))
32 eqidd 2799 . . . . . . . . 9 (((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ (𝑎 = 𝑖𝑏 = 𝑗)) → (0g𝑅) = (0g𝑅))
33 simpl 486 . . . . . . . . . 10 ((𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑖𝑁)
3433adantl 485 . . . . . . . . 9 ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → 𝑖𝑁)
35 simpr 488 . . . . . . . . . 10 ((𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑗𝑁)
3635adantl 485 . . . . . . . . 9 ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → 𝑗𝑁)
37 fvexd 6660 . . . . . . . . 9 ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (0g𝑅) ∈ V)
3831, 32, 34, 36, 37ovmpod 7281 . . . . . . . 8 ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖 0 𝑗) = (0g𝑅))
3926, 38eqeq12d 2814 . . . . . . 7 ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → ((𝑖(𝑀 decompPMat 𝑥)𝑗) = (𝑖 0 𝑗) ↔ ((coe1‘(𝑖𝑀𝑗))‘𝑥) = (0g𝑅)))
40392ralbidva 3163 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → (∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖(𝑀 decompPMat 𝑥)𝑗) = (𝑖 0 𝑗) ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 ((coe1‘(𝑖𝑀𝑗))‘𝑥) = (0g𝑅)))
4123, 40bitrd 282 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → ((𝑀 decompPMat 𝑥) = 0 ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 ((coe1‘(𝑖𝑀𝑗))‘𝑥) = (0g𝑅)))
4241imbi2d 344 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0) → ((𝑠 < 𝑥 → (𝑀 decompPMat 𝑥) = 0 ) ↔ (𝑠 < 𝑥 → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 ((coe1‘(𝑖𝑀𝑗))‘𝑥) = (0g𝑅))))
4342ralbidva 3161 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (∀𝑥 ∈ ℕ0 (𝑠 < 𝑥 → (𝑀 decompPMat 𝑥) = 0 ) ↔ ∀𝑥 ∈ ℕ0 (𝑠 < 𝑥 → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 ((coe1‘(𝑖𝑀𝑗))‘𝑥) = (0g𝑅))))
4443rexbidv 3256 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (∃𝑠 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 (𝑠 < 𝑥 → (𝑀 decompPMat 𝑥) = 0 ) ↔ ∃𝑠 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 (𝑠 < 𝑥 → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 ((coe1‘(𝑖𝑀𝑗))‘𝑥) = (0g𝑅))))
4511, 44mpbird 260 1 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → ∃𝑠 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 (𝑠 < 𝑥 → (𝑀 decompPMat 𝑥) = 0 ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2111  wral 3106  wrex 3107  Vcvv 3441   class class class wbr 5030  cfv 6324  (class class class)co 7135  cmpo 7137  Fincfn 8492   < clt 10664  0cn0 11885  Basecbs 16475  0gc0g 16705  Ringcrg 19290  Poly1cpl1 20806  coe1cco1 20807   Mat cmat 21012   decompPMat cdecpmat 21367
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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-ot 4534  df-uni 4801  df-int 4839  df-iun 4883  df-iin 4884  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-se 5479  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-isom 6333  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-of 7389  df-om 7561  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-supp 7814  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-1o 8085  df-oadd 8089  df-er 8272  df-map 8391  df-ixp 8445  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-fin 8496  df-fsupp 8818  df-sup 8890  df-oi 8958  df-card 9352  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-4 11690  df-5 11691  df-6 11692  df-7 11693  df-8 11694  df-9 11695  df-n0 11886  df-z 11970  df-dec 12087  df-uz 12232  df-fz 12886  df-fzo 13029  df-seq 13365  df-hash 13687  df-struct 16477  df-ndx 16478  df-slot 16479  df-base 16481  df-sets 16482  df-ress 16483  df-plusg 16570  df-mulr 16571  df-sca 16573  df-vsca 16574  df-ip 16575  df-tset 16576  df-ple 16577  df-ds 16579  df-hom 16581  df-cco 16582  df-0g 16707  df-gsum 16708  df-prds 16713  df-pws 16715  df-mre 16849  df-mrc 16850  df-acs 16852  df-mgm 17844  df-sgrp 17893  df-mnd 17904  df-mhm 17948  df-submnd 17949  df-grp 18098  df-minusg 18099  df-sbg 18100  df-mulg 18217  df-subg 18268  df-ghm 18348  df-cntz 18439  df-cmn 18900  df-abl 18901  df-mgp 19233  df-ur 19245  df-ring 19292  df-subrg 19526  df-lmod 19629  df-lss 19697  df-sra 19937  df-rgmod 19938  df-dsmm 20421  df-frlm 20436  df-psr 20594  df-mpl 20596  df-opsr 20598  df-psr1 20809  df-ply1 20811  df-coe1 20812  df-mamu 20991  df-mat 21013  df-decpmat 21368
This theorem is referenced by:  decpmatfsupp  21374  pmatcollpwfi  21387
  Copyright terms: Public domain W3C validator