Theorem pmatcollpw1lem2 22765

Description: Lemma 2 for pmatcollpw1 22766: An entry of a polynomial matrix is the sum of the entries of the matrix consisting of the coefficients in the entries of the polynomial matrix multiplied with the corresponding power of the variable. (Contributed by AV, 25-Sep-2019.) (Revised by AV, 3-Dec-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
pmatcollpw1.p	⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
pmatcollpw1.c	⊢ 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
pmatcollpw1.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐶)
pmatcollpw1.m	⊢ × = ( ·𝑠 ‘𝑃)
pmatcollpw1.e	⊢ ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
pmatcollpw1.x	⊢ 𝑋 = (var1‘𝑅)

Assertion

Ref	Expression
pmatcollpw1lem2	⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → (𝑎𝑀𝑏) = (𝑃 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑎(𝑀 decompPMat 𝑛)𝑏) × (𝑛 ↑ 𝑋)))))

Distinct variable groups:   𝐵,𝑛   𝑛,𝑀   𝑛,𝑁   𝑅,𝑛   𝑛,𝑋   × ,𝑛   ↑ ,𝑛   𝑃,𝑛   𝑛,𝑎   𝑛,𝑏

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑎,𝑏)   𝐶(𝑛,𝑎,𝑏)   𝑃(𝑎,𝑏)   𝑅(𝑎,𝑏)   × (𝑎,𝑏)   ↑ (𝑎,𝑏)   𝑀(𝑎,𝑏)   𝑁(𝑎,𝑏)   𝑋(𝑎,𝑏)

Proof of Theorem pmatcollpw1lem2

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl2 1199	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → 𝑅 ∈ Ring)
2		pmatcollpw1.c	. . . 4 ⊢ 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
3		eqid 2740	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
4		pmatcollpw1.b	. . . 4 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐶)
5		simprl 776	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → 𝑎 ∈ 𝑁)
6		simprr 778	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → 𝑏 ∈ 𝑁)
7		simpl3 1200	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → 𝑀 ∈ 𝐵)
8	2, 3, 4, 5, 6, 7	matecld 22416	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → (𝑎𝑀𝑏) ∈ (Base‘𝑃))
9		pmatcollpw1.p	. . . 4 ⊢ 𝑃 = (Poly1‘𝑅)
10		pmatcollpw1.x	. . . 4 ⊢ 𝑋 = (var1‘𝑅)
11		pmatcollpw1.m	. . . 4 ⊢ × = ( ·𝑠 ‘𝑃)
12		eqid 2740	. . . 4 ⊢ (mulGrp‘𝑃) = (mulGrp‘𝑃)
13		eqid 2740	. . . 4 ⊢ (.g‘(mulGrp‘𝑃)) = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
14		eqid 2740	. . . 4 ⊢ (coe1‘(𝑎𝑀𝑏)) = (coe1‘(𝑎𝑀𝑏))
15	9, 10, 3, 11, 12, 13, 14	ply1coe 22291	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑎𝑀𝑏) ∈ (Base‘𝑃)) → (𝑎𝑀𝑏) = (𝑃 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘(𝑎𝑀𝑏))‘𝑛) × (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))𝑋)))))
16	1, 8, 15	syl2anc 590	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → (𝑎𝑀𝑏) = (𝑃 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘(𝑎𝑀𝑏))‘𝑛) × (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))𝑋)))))
17	1	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑅 ∈ Ring)
18	7	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑀 ∈ 𝐵)
19		simpr 485	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑛 ∈ ℕ0)
20		simpr 485	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁))
21	20	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁))
22	9, 2, 4	decpmate 22756	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → (𝑎(𝑀 decompPMat 𝑛)𝑏) = ((coe1‘(𝑎𝑀𝑏))‘𝑛))
23	17, 18, 19, 21, 22	syl31anc 1381	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑎(𝑀 decompPMat 𝑛)𝑏) = ((coe1‘(𝑎𝑀𝑏))‘𝑛))
24	23	eqcomd 2746	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → ((coe1‘(𝑎𝑀𝑏))‘𝑛) = (𝑎(𝑀 decompPMat 𝑛)𝑏))
25		pmatcollpw1.e	. . . . . . . 8 ⊢ ↑ = (.g‘(mulGrp‘𝑃))
26	25	eqcomi 2749	. . . . . . 7 ⊢ (.g‘(mulGrp‘𝑃)) = ↑
27	26	oveqi 7376	. . . . . 6 ⊢ (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))𝑋) = (𝑛 ↑ 𝑋)
28	27	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))𝑋) = (𝑛 ↑ 𝑋))
29	24, 28	oveq12d 7381	. . . 4 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0) → (((coe1‘(𝑎𝑀𝑏))‘𝑛) × (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))𝑋)) = ((𝑎(𝑀 decompPMat 𝑛)𝑏) × (𝑛 ↑ 𝑋)))
30	29	mpteq2dva 5172	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘(𝑎𝑀𝑏))‘𝑛) × (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))𝑋))) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑎(𝑀 decompPMat 𝑛)𝑏) × (𝑛 ↑ 𝑋))))
31	30	oveq2d 7379	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → (𝑃 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ (((coe1‘(𝑎𝑀𝑏))‘𝑛) × (𝑛(.g‘(mulGrp‘𝑃))𝑋)))) = (𝑃 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑎(𝑀 decompPMat 𝑛)𝑏) × (𝑛 ↑ 𝑋)))))
32	16, 31	eqtrd 2775	1 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝑁 ∧ 𝑏 ∈ 𝑁)) → (𝑎𝑀𝑏) = (𝑃 Σg (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ((𝑎(𝑀 decompPMat 𝑛)𝑏) × (𝑛 ↑ 𝑋)))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1092   = wceq 1547   ∈ wcel 2119   ↦ cmpt 5160  ‘cfv 6492  (class class class)co 7363  Fincfn 8890  ℕ₀cn0 12435  Basecbs 17177   ·_𝑠 cvsca 17222   Σ_g cgsu 17401  ._gcmg 19041  mulGrpcmgp 20119  Ringcrg 20212  var₁cv1 22168  Poly₁cpl1 22169  coe₁cco1 22170   Mat cmat 22397   decompPMat cdecpmat 22752

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2712  ax-rep 5206  ax-sep 5225  ax-nul 5235  ax-pow 5301  ax-pr 5369  ax-un 7685  ax-cnex 11092  ax-resscn 11093  ax-1cn 11094  ax-icn 11095  ax-addcl 11096  ax-addrcl 11097  ax-mulcl 11098  ax-mulrcl 11099  ax-mulcom 11100  ax-addass 11101  ax-mulass 11102  ax-distr 11103  ax-i2m1 11104  ax-1ne0 11105  ax-1rid 11106  ax-rnegex 11107  ax-rrecex 11108  ax-cnre 11109  ax-pre-lttri 11110  ax-pre-lttrn 11111  ax-pre-ltadd 11112  ax-pre-mulgt0 11113

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2719  df-cleq 2732  df-clel 2815  df-nfc 2889  df-ne 2936  df-nel 3040  df-ral 3055  df-rex 3065  df-rmo 3345  df-reu 3346  df-rab 3393  df-v 3434  df-sbc 3731  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4269  df-if 4462  df-pw 4538  df-sn 4563  df-pr 4565  df-tp 4567  df-op 4569  df-ot 4571  df-uni 4846  df-int 4885  df-iun 4930  df-iin 4931  df-br 5080  df-opab 5142  df-mpt 5161  df-tr 5187  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-isom 6501  df-riota 7320  df-ov 7366  df-oprab 7367  df-mpo 7368  df-of 7627  df-ofr 7628  df-om 7814  df-1st 7938  df-2nd 7939  df-supp 8108  df-frecs 8228  df-wrecs 8259  df-recs 8308  df-rdg 8346  df-1o 8402  df-2o 8403  df-er 8640  df-map 8772  df-pm 8773  df-ixp 8843  df-en 8891  df-dom 8892  df-sdom 8893  df-fin 8894  df-fsupp 9272  df-sup 9352  df-oi 9422  df-card 9861  df-pnf 11179  df-mnf 11180  df-xr 11181  df-ltxr 11182  df-le 11183  df-sub 11377  df-neg 11378  df-nn 12173  df-2 12242  df-3 12243  df-4 12244  df-5 12245  df-6 12246  df-7 12247  df-8 12248  df-9 12249  df-n0 12436  df-z 12523  df-dec 12643  df-uz 12787  df-fz 13460  df-fzo 13607  df-seq 13962  df-hash 14291  df-struct 17115  df-sets 17132  df-slot 17150  df-ndx 17162  df-base 17178  df-ress 17199  df-plusg 17231  df-mulr 17232  df-sca 17234  df-vsca 17235  df-ip 17236  df-tset 17237  df-ple 17238  df-ds 17240  df-hom 17242  df-cco 17243  df-0g 17402  df-gsum 17403  df-prds 17408  df-pws 17410  df-mre 17546  df-mrc 17547  df-acs 17549  df-mgm 18606  df-sgrp 18685  df-mnd 18701  df-mhm 18749  df-submnd 18750  df-grp 18910  df-minusg 18911  df-sbg 18912  df-mulg 19042  df-subg 19097  df-ghm 19186  df-cntz 19290  df-cmn 19755  df-abl 19756  df-mgp 20120  df-rng 20132  df-ur 20161  df-srg 20166  df-ring 20214  df-subrng 20525  df-subrg 20549  df-lmod 20859  df-lss 20929  df-sra 21170  df-rgmod 21171  df-dsmm 21714  df-frlm 21729  df-psr 21891  df-mvr 21892  df-mpl 21893  df-opsr 21895  df-psr1 22172  df-vr1 22173  df-ply1 22174  df-coe1 22175  df-mat 22398  df-decpmat 22753

This theorem is referenced by:  pmatcollpw1  22766