MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  pm2mpcl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pm2mpcl 22715
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 = (Poly1𝑅)
pm2mpval.c 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
pm2mpval.b 𝐵 = (Base‘𝐶)
pm2mpval.m = ( ·𝑠𝑄)
pm2mpval.e = (.g‘(mulGrp‘𝑄))
pm2mpval.x 𝑋 = (var1𝐴)
pm2mpval.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
pm2mpval.q 𝑄 = (Poly1𝐴)
pm2mpval.t 𝑇 = (𝑁 pMatToMatPoly 𝑅)
pm2mpcl.l 𝐿 = (Base‘𝑄)
Assertion
Ref Expression
pm2mpcl ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑇𝑀) ∈ 𝐿)

Proof of Theorem pm2mpcl
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 pm2mpval.p . . 3 𝑃 = (Poly1𝑅)
2 pm2mpval.c . . 3 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
3 pm2mpval.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝐶)
4 pm2mpval.m . . 3 = ( ·𝑠𝑄)
5 pm2mpval.e . . 3 = (.g‘(mulGrp‘𝑄))
6 pm2mpval.x . . 3 𝑋 = (var1𝐴)
7 pm2mpval.a . . 3 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
8 pm2mpval.q . . 3 𝑄 = (Poly1𝐴)
9 pm2mpval.t . . 3 𝑇 = (𝑁 pMatToMatPoly 𝑅)
101, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9pm2mpfval 22714 . 2 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑇𝑀) = (𝑄 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) (𝑘 𝑋)))))
11 pm2mpcl.l . . 3 𝐿 = (Base‘𝑄)
12 eqid 2733 . . 3 (0g𝑄) = (0g𝑄)
137matring 22361 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐴 ∈ Ring)
148ply1ring 22163 . . . . 5 (𝐴 ∈ Ring → 𝑄 ∈ Ring)
15 ringcmn 20204 . . . . 5 (𝑄 ∈ Ring → 𝑄 ∈ CMnd)
1613, 14, 153syl 18 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑄 ∈ CMnd)
17163adant3 1132 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 𝑄 ∈ CMnd)
18 nn0ex 12396 . . . 4 0 ∈ V
1918a1i 11 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → ℕ0 ∈ V)
20133adant3 1132 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 𝐴 ∈ Ring)
2120adantr 480 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝐴 ∈ Ring)
22 simpl2 1193 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑅 ∈ Ring)
23 simpl3 1194 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑀𝐵)
24 simpr 484 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℕ0)
25 eqid 2733 . . . . . . 7 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
261, 2, 3, 7, 25decpmatcl 22685 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑀 decompPMat 𝑘) ∈ (Base‘𝐴))
2722, 23, 24, 26syl3anc 1373 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑀 decompPMat 𝑘) ∈ (Base‘𝐴))
28 eqid 2733 . . . . . 6 (mulGrp‘𝑄) = (mulGrp‘𝑄)
2925, 8, 6, 4, 28, 5, 11ply1tmcl 22189 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Ring ∧ (𝑀 decompPMat 𝑘) ∈ (Base‘𝐴) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑀 decompPMat 𝑘) (𝑘 𝑋)) ∈ 𝐿)
3021, 27, 24, 29syl3anc 1373 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → ((𝑀 decompPMat 𝑘) (𝑘 𝑋)) ∈ 𝐿)
3130fmpttd 7056 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) (𝑘 𝑋))):ℕ0𝐿)
328ply1lmod 22167 . . . . 5 (𝐴 ∈ Ring → 𝑄 ∈ LMod)
3320, 32syl 17 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → 𝑄 ∈ LMod)
34 eqidd 2734 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (Scalar‘𝑄) = (Scalar‘𝑄))
358, 6, 28, 5, 11ply1moncl 22188 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Ring ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑘 𝑋) ∈ 𝐿)
3620, 35sylan 580 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑘 𝑋) ∈ 𝐿)
37 eqid 2733 . . . 4 (0g‘(Scalar‘𝑄)) = (0g‘(Scalar‘𝑄))
38 eqid 2733 . . . . . . 7 (0g𝐴) = (0g𝐴)
391, 2, 3, 7, 38decpmatfsupp 22687 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ (𝑀 decompPMat 𝑘)) finSupp (0g𝐴))
40393adant1 1130 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ (𝑀 decompPMat 𝑘)) finSupp (0g𝐴))
418ply1sca 22168 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ Ring → 𝐴 = (Scalar‘𝑄))
4241eqcomd 2739 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ Ring → (Scalar‘𝑄) = 𝐴)
4320, 42syl 17 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (Scalar‘𝑄) = 𝐴)
4443fveq2d 6834 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (0g‘(Scalar‘𝑄)) = (0g𝐴))
4540, 44breqtrrd 5123 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ (𝑀 decompPMat 𝑘)) finSupp (0g‘(Scalar‘𝑄)))
4619, 33, 34, 11, 27, 36, 12, 37, 4, 45mptscmfsupp0 20864 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) (𝑘 𝑋))) finSupp (0g𝑄))
4711, 12, 17, 19, 31, 46gsumcl 19831 . 2 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑄 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) (𝑘 𝑋)))) ∈ 𝐿)
4810, 47eqeltrd 2833 1 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀𝐵) → (𝑇𝑀) ∈ 𝐿)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1086   = wceq 1541  wcel 2113  Vcvv 3437   class class class wbr 5095  cmpt 5176  cfv 6488  (class class class)co 7354  Fincfn 8877   finSupp cfsupp 9254  0cn0 12390  Basecbs 17124  Scalarcsca 17168   ·𝑠 cvsca 17169  0gc0g 17347   Σg cgsu 17348  .gcmg 18984  CMndccmn 19696  mulGrpcmgp 20062  Ringcrg 20155  LModclmod 20797  var1cv1 22091  Poly1cpl1 22092   Mat cmat 22325   decompPMat cdecpmat 22680   pMatToMatPoly cpm2mp 22710
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2705  ax-rep 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7676  ax-cnex 11071  ax-resscn 11072  ax-1cn 11073  ax-icn 11074  ax-addcl 11075  ax-addrcl 11076  ax-mulcl 11077  ax-mulrcl 11078  ax-mulcom 11079  ax-addass 11080  ax-mulass 11081  ax-distr 11082  ax-i2m1 11083  ax-1ne0 11084  ax-1rid 11085  ax-rnegex 11086  ax-rrecex 11087  ax-cnre 11088  ax-pre-lttri 11089  ax-pre-lttrn 11090  ax-pre-ltadd 11091  ax-pre-mulgt0 11092
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2725  df-clel 2808  df-nfc 2882  df-ne 2930  df-nel 3034  df-ral 3049  df-rex 3058  df-rmo 3347  df-reu 3348  df-rab 3397  df-v 3439  df-sbc 3738  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4283  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-tp 4582  df-op 4584  df-ot 4586  df-uni 4861  df-int 4900  df-iun 4945  df-iin 4946  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5516  df-eprel 5521  df-po 5529  df-so 5530  df-fr 5574  df-se 5575  df-we 5576  df-xp 5627  df-rel 5628  df-cnv 5629  df-co 5630  df-dm 5631  df-rn 5632  df-res 5633  df-ima 5634  df-pred 6255  df-ord 6316  df-on 6317  df-lim 6318  df-suc 6319  df-iota 6444  df-fun 6490  df-fn 6491  df-f 6492  df-f1 6493  df-fo 6494  df-f1o 6495  df-fv 6496  df-isom 6497  df-riota 7311  df-ov 7357  df-oprab 7358  df-mpo 7359  df-of 7618  df-ofr 7619  df-om 7805  df-1st 7929  df-2nd 7930  df-supp 8099  df-frecs 8219  df-wrecs 8250  df-recs 8299  df-rdg 8337  df-1o 8393  df-2o 8394  df-er 8630  df-map 8760  df-pm 8761  df-ixp 8830  df-en 8878  df-dom 8879  df-sdom 8880  df-fin 8881  df-fsupp 9255  df-sup 9335  df-oi 9405  df-card 9841  df-pnf 11157  df-mnf 11158  df-xr 11159  df-ltxr 11160  df-le 11161  df-sub 11355  df-neg 11356  df-nn 12135  df-2 12197  df-3 12198  df-4 12199  df-5 12200  df-6 12201  df-7 12202  df-8 12203  df-9 12204  df-n0 12391  df-z 12478  df-dec 12597  df-uz 12741  df-fz 13412  df-fzo 13559  df-seq 13913  df-hash 14242  df-struct 17062  df-sets 17079  df-slot 17097  df-ndx 17109  df-base 17125  df-ress 17146  df-plusg 17178  df-mulr 17179  df-sca 17181  df-vsca 17182  df-ip 17183  df-tset 17184  df-ple 17185  df-ds 17187  df-hom 17189  df-cco 17190  df-0g 17349  df-gsum 17350  df-prds 17355  df-pws 17357  df-mre 17492  df-mrc 17493  df-acs 17495  df-mgm 18552  df-sgrp 18631  df-mnd 18647  df-mhm 18695  df-submnd 18696  df-grp 18853  df-minusg 18854  df-sbg 18855  df-mulg 18985  df-subg 19040  df-ghm 19129  df-cntz 19233  df-cmn 19698  df-abl 19699  df-mgp 20063  df-rng 20075  df-ur 20104  df-ring 20157  df-subrng 20465  df-subrg 20489  df-lmod 20799  df-lss 20869  df-sra 21111  df-rgmod 21112  df-dsmm 21673  df-frlm 21688  df-psr 21850  df-mvr 21851  df-mpl 21852  df-opsr 21854  df-psr1 22095  df-vr1 22096  df-ply1 22097  df-coe1 22098  df-mamu 22309  df-mat 22326  df-decpmat 22681  df-pm2mp 22711
This theorem is referenced by:  pm2mpf  22716  pm2mpf1  22717
  Copyright terms: Public domain W3C validator