MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  mply1topmatcl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem mply1topmatcl 22999
Description: A polynomial over matrices transformed into a polynomial matrix is a polynomial matrix. (Contributed by AV, 6-Oct-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
mply1topmat.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
mply1topmat.q 𝑄 = (Poly1𝐴)
mply1topmat.l 𝐿 = (Base‘𝑄)
mply1topmat.p 𝑃 = (Poly1𝑅)
mply1topmat.m · = ( ·𝑠𝑃)
mply1topmat.e 𝐸 = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
mply1topmat.y 𝑌 = (var1𝑅)
mply1topmat.i 𝐼 = (𝑝𝐿 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ (𝑃 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑖((coe1𝑝)‘𝑘)𝑗) · (𝑘𝐸𝑌))))))
mply1topmatcl.c 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
mply1topmatcl.b 𝐵 = (Base‘𝐶)
Assertion
Ref Expression
mply1topmatcl ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → (𝐼𝑂) ∈ 𝐵)
Distinct variable groups:   𝑖,𝑁,𝑗,𝑝   𝐸,𝑝   𝐿,𝑝   𝑃,𝑝   𝑌,𝑝   𝑖,𝑂,𝑗,𝑘,𝑝   · ,𝑘,𝑝   𝑖,𝐿,𝑗,𝑘   𝑘,𝑁   𝑃,𝑖,𝑗,𝑘   𝑅,𝑖,𝑗,𝑘
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑖, 𝑗, 𝑘, 𝑝)   𝐵(𝑖, 𝑗, 𝑘, 𝑝)   𝐶(𝑖, 𝑗, 𝑘, 𝑝)   𝑄(𝑖, 𝑗, 𝑘, 𝑝)   𝑅(𝑝)   · (𝑖, 𝑗)   𝐸(𝑖, 𝑗, 𝑘)   𝐼(𝑖, 𝑗, 𝑘, 𝑝)   𝑌(𝑖, 𝑗, 𝑘)

Proof of Theorem mply1topmatcl
StepHypRef Expression
1 mply1topmat.a . . . 4 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
2 mply1topmat.q . . . 4 𝑄 = (Poly1𝐴)
3 mply1topmat.l . . . 4 𝐿 = (Base‘𝑄)
4 mply1topmat.p . . . 4 𝑃 = (Poly1𝑅)
5 mply1topmat.m . . . 4 · = ( ·𝑠𝑃)
6 mply1topmat.e . . . 4 𝐸 = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
7 mply1topmat.y . . . 4 𝑌 = (var1𝑅)
8 mply1topmat.i . . . 4 𝐼 = (𝑝𝐿 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ (𝑃 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑖((coe1𝑝)‘𝑘)𝑗) · (𝑘𝐸𝑌))))))
91, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8mply1topmatval 22998 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑂𝐿) → (𝐼𝑂) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ (𝑃 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) · (𝑘𝐸𝑌))))))
1093adant2 1149 . 2 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → (𝐼𝑂) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ (𝑃 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) · (𝑘𝐸𝑌))))))
11 mply1topmatcl.c . . 3 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
12 eqid 2766 . . 3 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
13 mply1topmatcl.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝐶)
14 simp1 1154 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → 𝑁 ∈ Fin)
154fvexi 6902 . . . 4 𝑃 ∈ V
1615a1i 11 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → 𝑃 ∈ V)
17 eqid 2766 . . . 4 (0g𝑃) = (0g𝑃)
184ply1ring 22444 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
19 ringcmn 20397 . . . . . . 7 (𝑃 ∈ Ring → 𝑃 ∈ CMnd)
2018, 19syl 18 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ CMnd)
21203ad2ant2 1152 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → 𝑃 ∈ CMnd)
22213ad2ant1 1151 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑃 ∈ CMnd)
23 nn0ex 12528 . . . . 5 0 ∈ V
2423a1i 11 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) → ℕ0 ∈ V)
254ply1lmod 22448 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ LMod)
26253ad2ant2 1152 . . . . . . . 8 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → 𝑃 ∈ LMod)
27263ad2ant1 1151 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑃 ∈ LMod)
2827adantr 486 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑃 ∈ LMod)
29 eqid 2766 . . . . . . . 8 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
30 eqid 2766 . . . . . . . 8 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
31 simpl2 1211 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑖𝑁)
32 simpl3 1212 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑗𝑁)
33 simpl13 1269 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑂𝐿)
34 eqid 2766 . . . . . . . . . . 11 (coe1𝑂) = (coe1𝑂)
3534, 3, 2, 30coe1f 22408 . . . . . . . . . 10 (𝑂𝐿 → (coe1𝑂):ℕ0⟶(Base‘𝐴))
3633, 35syl 18 . . . . . . . . 9 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (coe1𝑂):ℕ0⟶(Base‘𝐴))
37 simpr 490 . . . . . . . . 9 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℕ0)
3836, 37ffvelcdmd 7087 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((coe1𝑂)‘𝑘) ∈ (Base‘𝐴))
391, 29, 30, 31, 32, 38matecld 22620 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) ∈ (Base‘𝑅))
404ply1sca 22449 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 = (Scalar‘𝑃))
4140eqcomd 2772 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 ∈ Ring → (Scalar‘𝑃) = 𝑅)
42413ad2ant2 1152 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → (Scalar‘𝑃) = 𝑅)
4342fveq2d 6892 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → (Base‘(Scalar‘𝑃)) = (Base‘𝑅))
44433ad2ant1 1151 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) → (Base‘(Scalar‘𝑃)) = (Base‘𝑅))
4544adantr 486 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (Base‘(Scalar‘𝑃)) = (Base‘𝑅))
4639, 45eleqtrrd 2869 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)))
47 eqid 2766 . . . . . . . 8 (mulGrp‘𝑃) = (mulGrp‘𝑃)
4847, 12mgpbas 20252 . . . . . . 7 (Base‘𝑃) = (Base‘(mulGrp‘𝑃))
49183ad2ant2 1152 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → 𝑃 ∈ Ring)
5047ringmgp 20352 . . . . . . . . . 10 (𝑃 ∈ Ring → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
5149, 50syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
52513ad2ant1 1151 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
5352adantr 486 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (mulGrp‘𝑃) ∈ Mnd)
547, 4, 12vr1cl 22414 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ Ring → 𝑌 ∈ (Base‘𝑃))
55543ad2ant2 1152 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → 𝑌 ∈ (Base‘𝑃))
56553ad2ant1 1151 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑌 ∈ (Base‘𝑃))
5756adantr 486 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑌 ∈ (Base‘𝑃))
5848, 6, 53, 37, 57mulgnn0cld 19192 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑘𝐸𝑌) ∈ (Base‘𝑃))
59 eqid 2766 . . . . . . 7 (Scalar‘𝑃) = (Scalar‘𝑃)
60 eqid 2766 . . . . . . 7 (Base‘(Scalar‘𝑃)) = (Base‘(Scalar‘𝑃))
6112, 59, 5, 60lmodvscl 21036 . . . . . 6 ((𝑃 ∈ LMod ∧ (𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ (𝑘𝐸𝑌) ∈ (Base‘𝑃)) → ((𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) · (𝑘𝐸𝑌)) ∈ (Base‘𝑃))
6228, 46, 58, 61syl3anc 1398 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) · (𝑘𝐸𝑌)) ∈ (Base‘𝑃))
6362fmpttd 7117 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) · (𝑘𝐸𝑌))):ℕ0⟶(Base‘𝑃))
641, 2, 3, 4, 5, 6, 7mply1topmatcllem 22997 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) · (𝑘𝐸𝑌))) finSupp (0g𝑃))
6512, 17, 22, 24, 63, 64gsumcl 20016 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) ∧ 𝑖𝑁𝑗𝑁) → (𝑃 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) · (𝑘𝐸𝑌)))) ∈ (Base‘𝑃))
6611, 12, 13, 14, 16, 65matbas2d 22617 . 2 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ (𝑃 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑖((coe1𝑂)‘𝑘)𝑗) · (𝑘𝐸𝑌))))) ∈ 𝐵)
6710, 66eqeltrd 2866 1 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑂𝐿) → (𝐼𝑂) ∈ 𝐵)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 401  w3a 1103   = wceq 1570  wcel 2146  Vcvv 3458  cmpt 5197  wf 6539  cfv 6543  (class class class)co 7423  cmpo 7425  Fincfn 8952  0cn0 12522  Basecbs 17294  Scalarcsca 17338   ·𝑠 cvsca 17339  0gc0g 17517   Σg cgsu 17518  Mndcmnd 18821  .gcmg 19164  CMndccmn 19881  mulGrpcmgp 20247  Ringcrg 20346  LModclmod 21018  var1cv1 22373  Poly1cpl1 22374  coe1cco1 22375   Mat cmat 22601
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2738  ax-rep 5243  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pow 5341  ax-pr 5409  ax-un 7745  ax-cnex 11174  ax-resscn 11175  ax-1cn 11176  ax-icn 11177  ax-addcl 11178  ax-addrcl 11179  ax-mulcl 11180  ax-mulrcl 11181  ax-mulcom 11182  ax-addass 11183  ax-mulass 11184  ax-distr 11185  ax-i2m1 11186  ax-1ne0 11187  ax-1rid 11188  ax-rnegex 11189  ax-rrecex 11190  ax-cnre 11191  ax-pre-lttri 11192  ax-pre-lttrn 11193  ax-pre-ltadd 11194  ax-pre-mulgt0 11195
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2570  df-eu 2600  df-clab 2745  df-cleq 2758  df-clel 2841  df-nfc 2915  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3083  df-rex 3093  df-rmo 3372  df-reu 3373  df-rab 3420  df-v 3460  df-sbc 3748  df-csb 3857  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3928  df-nul 4290  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-tp 4599  df-op 4601  df-ot 4603  df-uni 4878  df-int 4918  df-iun 4963  df-iin 4964  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5561  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-se 5620  df-we 5621  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6309  df-ord 6370  df-on 6371  df-lim 6372  df-suc 6373  df-iota 6499  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7380  df-ov 7426  df-oprab 7427  df-mpo 7428  df-of 7687  df-ofr 7688  df-om 7872  df-1st 7995  df-2nd 7996  df-supp 8166  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-er 8703  df-map 8835  df-pm 8836  df-ixp 8905  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-fsupp 9332  df-sup 9412  df-oi 9482  df-card 9944  df-pnf 11263  df-mnf 11264  df-xr 11265  df-ltxr 11266  df-le 11267  df-sub 11461  df-neg 11462  df-nn 12252  df-2 12321  df-3 12322  df-4 12323  df-5 12324  df-6 12325  df-7 12326  df-8 12327  df-9 12328  df-n0 12523  df-z 12610  df-dec 12730  df-uz 12881  df-fz 13554  df-fzo 13702  df-seq 14058  df-hash 14387  df-struct 17232  df-sets 17249  df-slot 17267  df-ndx 17279  df-base 17295  df-ress 17316  df-plusg 17348  df-mulr 17349  df-sca 17351  df-vsca 17352  df-ip 17353  df-tset 17354  df-ple 17355  df-ds 17357  df-hom 17359  df-cco 17360  df-0g 17519  df-gsum 17520  df-prds 17525  df-pws 17527  df-mre 17663  df-mrc 17664  df-acs 17666  df-mgm 18723  df-sgrp 18806  df-mnd 18822  df-mhm 18872  df-submnd 18873  df-grp 19034  df-minusg 19035  df-sbg 19036  df-mulg 19165  df-subg 19220  df-ghm 19315  df-cntz 19418  df-cmn 19883  df-abl 19884  df-mgp 20248  df-rng 20262  df-ur 20295  df-ring 20348  df-subrng 20682  df-subrg 20706  df-lmod 21020  df-lss 21090  df-sra 21331  df-rgmod 21332  df-dsmm 21919  df-frlm 21934  df-psr 22096  df-mvr 22097  df-mpl 22098  df-opsr 22100  df-psr1 22377  df-vr1 22378  df-ply1 22379  df-coe1 22380  df-mat 22602
This theorem is used by:  mp2pm2mplem5  23004  mp2pm2mp  23005  pm2mpfo  23008
  Copyright terms: Public domain W3C validator