Theorem pm2mpcl 22991

Description: The transformation of polynomial matrices into polynomials over matrices maps polynomial matrices to polynomials over matrices. (Contributed by AV, 5-Oct-2019.) (Revised by AV, 5-Dec-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
pm2mpval.p	⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
pm2mpval.c	⊢ 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
pm2mpval.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐶)
pm2mpval.m	⊢ ∗ = ( ·𝑠 ‘𝑄)
pm2mpval.e	⊢ ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝑄))
pm2mpval.x	⊢ 𝑋 = (var1‘𝐴)
pm2mpval.a	⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
pm2mpval.q	⊢ 𝑄 = (Poly1‘𝐴)
pm2mpval.t	⊢ 𝑇 = (𝑁 pMatToMatPoly 𝑅)
pm2mpcl.l	⊢ 𝐿 = (Base‘𝑄)

Assertion

Ref	Expression
pm2mpcl	⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑇‘𝑀) ∈ 𝐿)

Proof of Theorem pm2mpcl

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pm2mpval.p	. . 3 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
2		pm2mpval.c	. . 3 ⊢ 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
3		pm2mpval.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐶)
4		pm2mpval.m	. . 3 ⊢ ∗ = ( ·𝑠 ‘𝑄)
5		pm2mpval.e	. . 3 ⊢ ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝑄))
6		pm2mpval.x	. . 3 ⊢ 𝑋 = (var1‘𝐴)
7		pm2mpval.a	. . 3 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
8		pm2mpval.q	. . 3 ⊢ 𝑄 = (Poly1‘𝐴)
9		pm2mpval.t	. . 3 ⊢ 𝑇 = (𝑁 pMatToMatPoly 𝑅)
10	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9	pm2mpfval 22990	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑇‘𝑀) = (𝑄 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋)))))
11		pm2mpcl.l	. . 3 ⊢ 𝐿 = (Base‘𝑄)
12		eqid 2766	. . 3 ⊢ (0g‘𝑄) = (0g‘𝑄)
13	7	matring 22637	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐴 ∈ Ring)
14	8	ply1ring 22444	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ Ring → 𝑄 ∈ Ring)
15		ringcmn 20397	. . . . 5 ⊢ (𝑄 ∈ Ring → 𝑄 ∈ CMnd)
16	13, 14, 15	3syl 19	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑄 ∈ CMnd)
17	16	3adant3 1150	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → 𝑄 ∈ CMnd)
18		nn0ex 12528	. . . 4 ⊢ ℕ0 ∈ V
19	18	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → ℕ0 ∈ V)
20	13	3adant3 1150	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → 𝐴 ∈ Ring)
21	20	adantr 486	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ Ring)
22		simpl2 1211	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑅 ∈ Ring)
23		simpl3 1212	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑀 ∈ 𝐵)
24		simpr 490	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℕ0)
25		eqid 2766	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
26	1, 2, 3, 7, 25	decpmatcl 22961	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑀 decompPMat 𝑘) ∈ (Base‘𝐴))
27	22, 23, 24, 26	syl3anc 1398	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑀 decompPMat 𝑘) ∈ (Base‘𝐴))
28		eqid 2766	. . . . . 6 ⊢ (mulGrp‘𝑄) = (mulGrp‘𝑄)
29	25, 8, 6, 4, 28, 5, 11	ply1tmcl 22470	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ Ring ∧ (𝑀 decompPMat 𝑘) ∈ (Base‘𝐴) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋)) ∈ 𝐿)
30	21, 27, 24, 29	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋)) ∈ 𝐿)
31	30	fmpttd 7117	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋))):ℕ0⟶𝐿)
32	8	ply1lmod 22448	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ Ring → 𝑄 ∈ LMod)
33	20, 32	syl 18	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → 𝑄 ∈ LMod)
34		eqidd 2767	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (Scalar‘𝑄) = (Scalar‘𝑄))
35	8, 6, 28, 5, 11	ply1moncl 22469	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ Ring ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑘 ↑ 𝑋) ∈ 𝐿)
36	20, 35	sylan 592	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑘 ↑ 𝑋) ∈ 𝐿)
37		eqid 2766	. . . 4 ⊢ (0g‘(Scalar‘𝑄)) = (0g‘(Scalar‘𝑄))
38		eqid 2766	. . . . . . 7 ⊢ (0g‘𝐴) = (0g‘𝐴)
39	1, 2, 3, 7, 38	decpmatfsupp 22963	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ (𝑀 decompPMat 𝑘)) finSupp (0g‘𝐴))
40	39	3adant1 1148	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ (𝑀 decompPMat 𝑘)) finSupp (0g‘𝐴))
41	8	ply1sca 22449	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐴 ∈ Ring → 𝐴 = (Scalar‘𝑄))
42	41	eqcomd 2772	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ Ring → (Scalar‘𝑄) = 𝐴)
43	20, 42	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (Scalar‘𝑄) = 𝐴)
44	43	fveq2d 6892	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (0g‘(Scalar‘𝑄)) = (0g‘𝐴))
45	40, 44	breqtrrd 5144	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ (𝑀 decompPMat 𝑘)) finSupp (0g‘(Scalar‘𝑄)))
46	19, 33, 34, 11, 27, 36, 12, 37, 4, 45	mptscmfsupp0 21085	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋))) finSupp (0g‘𝑄))
47	11, 12, 17, 19, 31, 46	gsumcl 20016	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑄 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋)))) ∈ 𝐿)
48	10, 47	eqeltrd 2866	1 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑇‘𝑀) ∈ 𝐿)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  Vcvv 3458   class class class wbr 5114   ↦ cmpt 5197  ‘cfv 6543  (class class class)co 7423  Fincfn 8952   finSupp cfsupp 9331  ℕ₀cn0 12522  Basecbs 17294  Scalarcsca 17338   ·_𝑠 cvsca 17339  0_gc0g 17517   Σ_g cgsu 17518  ._gcmg 19164  CMndccmn 19881  mulGrpcmgp 20247  Ringcrg 20346  LModclmod 21018  var₁cv1 22373  Poly₁cpl1 22374   Mat cmat 22601   decompPMat cdecpmat 22956   pMatToMatPoly cpm2mp 22986

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-mamu 22585  df-mat 22602  df-decpmat 22957  df-pm2mp 22987

This theorem is used by:  pm2mpf  22992  pm2mpf1  22993