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Theorem m2cpminvid

Description: The inverse transformation applied to the transformation of a matrix over a ring R results in the matrix itself. (Contributed by AV, 12-Nov-2019) (Revised by AV, 13-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses m2cpminvid.i ⊢ I = N cPolyMatToMat R
m2cpminvid.a ⊢ A = N Mat R
m2cpminvid.k ⊢ K = Base A
m2cpminvid.t ⊢ T = N matToPolyMat R
Assertion m2cpminvid ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → I ⁡ T ⁡ M = M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 m2cpminvid.i ⊢ I = N cPolyMatToMat R
2 m2cpminvid.a ⊢ A = N Mat R
3 m2cpminvid.k ⊢ K = Base A
4 m2cpminvid.t ⊢ T = N matToPolyMat R
5 eqid ⊢ N ConstPolyMat R = N ConstPolyMat R
6 5 4 2 3 m2cpm ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → T ⁡ M ∈ N ConstPolyMat R
7 1 5 cpm2mval ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ T ⁡ M ∈ N ConstPolyMat R → I ⁡ T ⁡ M = x ∈ N , y ∈ N ⟼ coe 1 ⁡ x T ⁡ M y ⁡ 0
8 6 7 syld3an3 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → I ⁡ T ⁡ M = x ∈ N , y ∈ N ⟼ coe 1 ⁡ x T ⁡ M y ⁡ 0
9 eqid ⊢ Poly 1 ⁡ R = Poly 1 ⁡ R
10 eqid ⊢ algSc ⁡ Poly 1 ⁡ R = algSc ⁡ Poly 1 ⁡ R
11 4 2 3 9 10 mat2pmatvalel ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → x T ⁡ M y = algSc ⁡ Poly 1 ⁡ R ⁡ x M y
12 11 3impb ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → x T ⁡ M y = algSc ⁡ Poly 1 ⁡ R ⁡ x M y
13 12 fveq2d ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → coe 1 ⁡ x T ⁡ M y = coe 1 ⁡ algSc ⁡ Poly 1 ⁡ R ⁡ x M y
14 13 fveq1d ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → coe 1 ⁡ x T ⁡ M y ⁡ 0 = coe 1 ⁡ algSc ⁡ Poly 1 ⁡ R ⁡ x M y ⁡ 0
15 simp12 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → R ∈ Ring
16 eqid ⊢ Base R = Base R
17 simp2 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → x ∈ N
18 simp3 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → y ∈ N
19 simp13 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → M ∈ K
20 2 16 3 17 18 19 matecld ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → x M y ∈ Base R
21 9 10 16 ply1sclid ⊢ R ∈ Ring ∧ x M y ∈ Base R → x M y = coe 1 ⁡ algSc ⁡ Poly 1 ⁡ R ⁡ x M y ⁡ 0
22 15 20 21 syl2anc ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → x M y = coe 1 ⁡ algSc ⁡ Poly 1 ⁡ R ⁡ x M y ⁡ 0
23 14 22 eqtr4d ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → coe 1 ⁡ x T ⁡ M y ⁡ 0 = x M y
24 23 mpoeq3dva ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → x ∈ N , y ∈ N ⟼ coe 1 ⁡ x T ⁡ M y ⁡ 0 = x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y
25 eqidd ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y = x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y
26 oveq12 ⊢ x = i ∧ y = j → x M y = i M j
27 26 adantl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N ∧ x = i ∧ y = j → x M y = i M j
28 simprl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i ∈ N
29 simprr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → j ∈ N
30 ovexd ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i M j ∈ V
31 25 27 28 29 30 ovmpod ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y j = i M j
32 31 ralrimivva ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N i x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y j = i M j
33 simp1 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → N ∈ Fin
34 simp2 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → R ∈ Ring
35 2 16 3 33 34 20 matbas2d ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y ∈ K
36 simp3 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → M ∈ K
37 2 3 eqmat ⊢ x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y ∈ K ∧ M ∈ K → x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y = M ↔ ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N i x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y j = i M j
38 35 36 37 syl2anc ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y = M ↔ ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N i x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y j = i M j
39 32 38 mpbird ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → x ∈ N , y ∈ N ⟼ x M y = M
40 8 24 39 3eqtrd ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ K → I ⁡ T ⁡ M = M