Theorem pm2mpcoe1 22720

Description: A coefficient of the polynomial over matrices which is the result of the transformation of a polynomial matrix is the matrix consisting of the coefficients in the polynomial entries of the polynomial matrix. (Contributed by AV, 20-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)

Assertion

Ref	Expression
pm2mpcoe1	⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → ((coe1‘(𝑇‘𝑀))‘𝐾) = (𝑀 decompPMat 𝐾))

Proof of Theorem pm2mpcoe1

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpll 765	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → 𝑁 ∈ Fin)
2		simplr 767	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → 𝑅 ∈ Ring)
3		simprl 769	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → 𝑀 ∈ 𝐵)
4		pm2mpval.p	. . . . . 6 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
5		pm2mpval.c	. . . . . 6 ⊢ 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
6		pm2mpval.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐶)
7		pm2mpval.m	. . . . . 6 ⊢ ∗ = ( ·𝑠 ‘𝑄)
8		pm2mpval.e	. . . . . 6 ⊢ ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝑄))
9		pm2mpval.x	. . . . . 6 ⊢ 𝑋 = (var1‘𝐴)
10		pm2mpval.a	. . . . . 6 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
11		pm2mpval.q	. . . . . 6 ⊢ 𝑄 = (Poly1‘𝐴)
12		pm2mpval.t	. . . . . 6 ⊢ 𝑇 = (𝑁 pMatToMatPoly 𝑅)
13	4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12	pm2mpfval 22716	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑇‘𝑀) = (𝑄 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋)))))
14	1, 2, 3, 13	syl3anc 1368	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → (𝑇‘𝑀) = (𝑄 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋)))))
15	14	fveq2d 6896	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → (coe1‘(𝑇‘𝑀)) = (coe1‘(𝑄 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋))))))
16	15	fveq1d 6894	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → ((coe1‘(𝑇‘𝑀))‘𝐾) = ((coe1‘(𝑄 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋)))))‘𝐾))
17		eqid 2725	. . 3 ⊢ (Base‘𝑄) = (Base‘𝑄)
18	10	matring 22363	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐴 ∈ Ring)
19	18	adantr 479	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → 𝐴 ∈ Ring)
20		eqid 2725	. . 3 ⊢ (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
21		eqid 2725	. . 3 ⊢ (0g‘𝐴) = (0g‘𝐴)
22	2	adantr 479	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑅 ∈ Ring)
23	3	adantr 479	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑀 ∈ 𝐵)
24		simpr 483	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → 𝑘 ∈ ℕ0)
25	4, 5, 6, 10, 20	decpmatcl 22687	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑀 decompPMat 𝑘) ∈ (Base‘𝐴))
26	22, 23, 24, 25	syl3anc 1368	. . . 4 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) ∧ 𝑘 ∈ ℕ0) → (𝑀 decompPMat 𝑘) ∈ (Base‘𝐴))
27	26	ralrimiva 3136	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → ∀𝑘 ∈ ℕ0 (𝑀 decompPMat 𝑘) ∈ (Base‘𝐴))
28	4, 5, 6, 10, 21	decpmatfsupp 22689	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ (𝑀 decompPMat 𝑘)) finSupp (0g‘𝐴))
29	28	ad2ant2lr 746	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ (𝑀 decompPMat 𝑘)) finSupp (0g‘𝐴))
30		simpr 483	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → 𝐾 ∈ ℕ0)
31	30	adantl 480	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → 𝐾 ∈ ℕ0)
32	11, 17, 9, 8, 19, 20, 7, 21, 27, 29, 31	gsummoncoe1 22236	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → ((coe1‘(𝑄 Σg (𝑘 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑀 decompPMat 𝑘) ∗ (𝑘 ↑ 𝑋)))))‘𝐾) = ⦋𝐾 / 𝑘⦌(𝑀 decompPMat 𝑘))
33		csbov2g 7463	. . . . 5 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → ⦋𝐾 / 𝑘⦌(𝑀 decompPMat 𝑘) = (𝑀 decompPMat ⦋𝐾 / 𝑘⦌𝑘))
34		csbvarg 4427	. . . . . 6 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → ⦋𝐾 / 𝑘⦌𝑘 = 𝐾)
35	34	oveq2d 7432	. . . . 5 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → (𝑀 decompPMat ⦋𝐾 / 𝑘⦌𝑘) = (𝑀 decompPMat 𝐾))
36	33, 35	eqtrd 2765	. . . 4 ⊢ (𝐾 ∈ ℕ0 → ⦋𝐾 / 𝑘⦌(𝑀 decompPMat 𝑘) = (𝑀 decompPMat 𝐾))
37	36	adantl 480	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → ⦋𝐾 / 𝑘⦌(𝑀 decompPMat 𝑘) = (𝑀 decompPMat 𝐾))
38	37	adantl 480	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → ⦋𝐾 / 𝑘⦌(𝑀 decompPMat 𝑘) = (𝑀 decompPMat 𝐾))
39	16, 32, 38	3eqtrd 2769	1 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ ℕ0)) → ((coe1‘(𝑇‘𝑀))‘𝐾) = (𝑀 decompPMat 𝐾))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 394   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  ⦋csb 3884   class class class wbr 5143   ↦ cmpt 5226  ‘cfv 6543  (class class class)co 7416  Fincfn 8962   finSupp cfsupp 9385  ℕ₀cn0 12502  Basecbs 17179   ·_𝑠 cvsca 17236  0_gc0g 17420   Σ_g cgsu 17421  ._gcmg 19027  mulGrpcmgp 20078  Ringcrg 20177  var₁cv1 22103  Poly₁cpl1 22104  coe₁cco1 22105   Mat cmat 22325   decompPMat cdecpmat 22682   pMatToMatPoly cpm2mp 22712

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 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5280  ax-sep 5294  ax-nul 5301  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7738  ax-cnex 11194  ax-resscn 11195  ax-1cn 11196  ax-icn 11197  ax-addcl 11198  ax-addrcl 11199  ax-mulcl 11200  ax-mulrcl 11201  ax-mulcom 11202  ax-addass 11203  ax-mulass 11204  ax-distr 11205  ax-i2m1 11206  ax-1ne0 11207  ax-1rid 11208  ax-rnegex 11209  ax-rrecex 11210  ax-cnre 11211  ax-pre-lttri 11212  ax-pre-lttrn 11213  ax-pre-ltadd 11214  ax-pre-mulgt0 11215

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  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 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3769  df-csb 3885  df-dif 3942  df-un 3944  df-in 3946  df-ss 3956  df-pss 3959  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-tp 4629  df-op 4631  df-ot 4633  df-uni 4904  df-int 4945  df-iun 4993  df-iin 4994  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5227  df-tr 5261  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-se 5628  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  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 7372  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7682  df-ofr 7683  df-om 7869  df-1st 7991  df-2nd 7992  df-supp 8164  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-1o 8485  df-er 8723  df-map 8845  df-pm 8846  df-ixp 8915  df-en 8963  df-dom 8964  df-sdom 8965  df-fin 8966  df-fsupp 9386  df-sup 9465  df-oi 9533  df-card 9962  df-pnf 11280  df-mnf 11281  df-xr 11282  df-ltxr 11283  df-le 11284  df-sub 11476  df-neg 11477  df-nn 12243  df-2 12305  df-3 12306  df-4 12307  df-5 12308  df-6 12309  df-7 12310  df-8 12311  df-9 12312  df-n0 12503  df-z 12589  df-dec 12708  df-uz 12853  df-fz 13517  df-fzo 13660  df-seq 13999  df-hash 14322  df-struct 17115  df-sets 17132  df-slot 17150  df-ndx 17162  df-base 17180  df-ress 17209  df-plusg 17245  df-mulr 17246  df-sca 17248  df-vsca 17249  df-ip 17250  df-tset 17251  df-ple 17252  df-ds 17254  df-hom 17256  df-cco 17257  df-0g 17422  df-gsum 17423  df-prds 17428  df-pws 17430  df-mre 17565  df-mrc 17566  df-acs 17568  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-mnd 18694  df-mhm 18739  df-submnd 18740  df-grp 18897  df-minusg 18898  df-sbg 18899  df-mulg 19028  df-subg 19082  df-ghm 19172  df-cntz 19272  df-cmn 19741  df-abl 19742  df-mgp 20079  df-rng 20097  df-ur 20126  df-ring 20179  df-subrng 20487  df-subrg 20512  df-lmod 20749  df-lss 20820  df-sra 21062  df-rgmod 21063  df-dsmm 21670  df-frlm 21685  df-psr 21846  df-mvr 21847  df-mpl 21848  df-opsr 21850  df-psr1 22107  df-vr1 22108  df-ply1 22109  df-coe1 22110  df-mamu 22309  df-mat 22326  df-decpmat 22683  df-pm2mp 22713

This theorem is referenced by: (None)