Theorem m2cpminvid 22610

Description: The inverse transformation applied to the transformation of a matrix over a ring R results in the matrix itself. (Contributed by AV, 12-Nov-2019.) (Revised by AV, 13-Dec-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
m2cpminvid.i	⊢ 𝐼 = (𝑁 cPolyMatToMat 𝑅)
m2cpminvid.a	⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
m2cpminvid.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝐴)
m2cpminvid.t	⊢ 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)

Assertion

Ref	Expression
m2cpminvid	⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → (𝐼‘(𝑇‘𝑀)) = 𝑀)

Proof of Theorem m2cpminvid

Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2726	. . . 4 ⊢ (𝑁 ConstPolyMat 𝑅) = (𝑁 ConstPolyMat 𝑅)
2		m2cpminvid.t	. . . 4 ⊢ 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
3		m2cpminvid.a	. . . 4 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
4		m2cpminvid.k	. . . 4 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝐴)
5	1, 2, 3, 4	m2cpm 22598	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → (𝑇‘𝑀) ∈ (𝑁 ConstPolyMat 𝑅))
6		m2cpminvid.i	. . . 4 ⊢ 𝐼 = (𝑁 cPolyMatToMat 𝑅)
7	6, 1	cpm2mval 22607	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑇‘𝑀) ∈ (𝑁 ConstPolyMat 𝑅)) → (𝐼‘(𝑇‘𝑀)) = (𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ ((coe1‘(𝑥(𝑇‘𝑀)𝑦))‘0)))
8	5, 7	syld3an3 1406	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → (𝐼‘(𝑇‘𝑀)) = (𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ ((coe1‘(𝑥(𝑇‘𝑀)𝑦))‘0)))
9		eqid 2726	. . . . . . . 8 ⊢ (Poly1‘𝑅) = (Poly1‘𝑅)
10		eqid 2726	. . . . . . . 8 ⊢ (algSc‘(Poly1‘𝑅)) = (algSc‘(Poly1‘𝑅))
11	2, 3, 4, 9, 10	mat2pmatvalel 22582	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ (𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁)) → (𝑥(𝑇‘𝑀)𝑦) = ((algSc‘(Poly1‘𝑅))‘(𝑥𝑀𝑦)))
12	11	3impb 1112	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁) → (𝑥(𝑇‘𝑀)𝑦) = ((algSc‘(Poly1‘𝑅))‘(𝑥𝑀𝑦)))
13	12	fveq2d 6889	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁) → (coe1‘(𝑥(𝑇‘𝑀)𝑦)) = (coe1‘((algSc‘(Poly1‘𝑅))‘(𝑥𝑀𝑦))))
14	13	fveq1d 6887	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁) → ((coe1‘(𝑥(𝑇‘𝑀)𝑦))‘0) = ((coe1‘((algSc‘(Poly1‘𝑅))‘(𝑥𝑀𝑦)))‘0))
15		simp12 1201	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁) → 𝑅 ∈ Ring)
16		eqid 2726	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
17		simp2 1134	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁) → 𝑥 ∈ 𝑁)
18		simp3 1135	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁) → 𝑦 ∈ 𝑁)
19		simp13 1202	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁) → 𝑀 ∈ 𝐾)
20	3, 16, 4, 17, 18, 19	matecld 22283	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁) → (𝑥𝑀𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
21	9, 10, 16	ply1sclid 22162	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑥𝑀𝑦) ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑥𝑀𝑦) = ((coe1‘((algSc‘(Poly1‘𝑅))‘(𝑥𝑀𝑦)))‘0))
22	15, 20, 21	syl2anc 583	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁) → (𝑥𝑀𝑦) = ((coe1‘((algSc‘(Poly1‘𝑅))‘(𝑥𝑀𝑦)))‘0))
23	14, 22	eqtr4d 2769	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ 𝑥 ∈ 𝑁 ∧ 𝑦 ∈ 𝑁) → ((coe1‘(𝑥(𝑇‘𝑀)𝑦))‘0) = (𝑥𝑀𝑦))
24	23	mpoeq3dva 7482	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → (𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ ((coe1‘(𝑥(𝑇‘𝑀)𝑦))‘0)) = (𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦)))
25		eqidd 2727	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦)) = (𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦)))
26		oveq12 7414	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 = 𝑖 ∧ 𝑦 = 𝑗) → (𝑥𝑀𝑦) = (𝑖𝑀𝑗))
27	26	adantl 481	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) ∧ (𝑥 = 𝑖 ∧ 𝑦 = 𝑗)) → (𝑥𝑀𝑦) = (𝑖𝑀𝑗))
28		simprl 768	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → 𝑖 ∈ 𝑁)
29		simprr 770	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → 𝑗 ∈ 𝑁)
30		ovexd 7440	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝑖𝑀𝑗) ∈ V)
31	25, 27, 28, 29, 30	ovmpod 7556	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝑖(𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦))𝑗) = (𝑖𝑀𝑗))
32	31	ralrimivva 3194	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖(𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦))𝑗) = (𝑖𝑀𝑗))
33		simp1 1133	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → 𝑁 ∈ Fin)
34		simp2 1134	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → 𝑅 ∈ Ring)
35	3, 16, 4, 33, 34, 20	matbas2d 22280	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → (𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦)) ∈ 𝐾)
36		simp3 1135	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → 𝑀 ∈ 𝐾)
37	3, 4	eqmat 22281	. . . 4 ⊢ (((𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦)) ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → ((𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦)) = 𝑀 ↔ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖(𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦))𝑗) = (𝑖𝑀𝑗)))
38	35, 36, 37	syl2anc 583	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → ((𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦)) = 𝑀 ↔ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖(𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦))𝑗) = (𝑖𝑀𝑗)))
39	32, 38	mpbird 257	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → (𝑥 ∈ 𝑁, 𝑦 ∈ 𝑁 ↦ (𝑥𝑀𝑦)) = 𝑀)
40	8, 24, 39	3eqtrd 2770	1 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐾) → (𝐼‘(𝑇‘𝑀)) = 𝑀)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  ∀wral 3055  Vcvv 3468  ‘cfv 6537  (class class class)co 7405   ∈ cmpo 7407  Fincfn 8941  0cc0 11112  Basecbs 17153  Ringcrg 20138  algSccascl 21747  Poly₁cpl1 22051  coe₁cco1 22052   Mat cmat 22262   ConstPolyMat ccpmat 22560   matToPolyMat cmat2pmat 22561   cPolyMatToMat ccpmat2mat 22562

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

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  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-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8467  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-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-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-fz 13491  df-fzo 13634  df-seq 13973  df-hash 14296  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-sca 17222  df-vsca 17223  df-ip 17224  df-tset 17225  df-ple 17226  df-ds 17228  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-grp 18866  df-minusg 18867  df-sbg 18868  df-mulg 18996  df-subg 19050  df-ghm 19139  df-cntz 19233  df-cmn 19702  df-abl 19703  df-mgp 20040  df-rng 20058  df-ur 20087  df-ring 20140  df-subrng 20446  df-subrg 20471  df-lmod 20708  df-lss 20779  df-sra 21021  df-rgmod 21022  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-coe1 22057  df-mat 22263  df-cpmat 22563  df-mat2pmat 22564  df-cpmat2mat 22565

This theorem is referenced by:  m2cpminv  22617  m2cpminv0  22618  cayhamlem4  22745