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Theorem mat2pmatlin

Description: The transformation of matrices into polynomial matrices is "linear", analogous to lmhmlin . Since A and C have different scalar rings, T cannot be a left module homomorphism as defined in df-lmhm , see lmhmsca . (Contributed by AV, 13-Nov-2019) (Proof shortened by AV, 28-Nov-2019)

Ref Expression
Hypotheses mat2pmatbas.t T = N matToPolyMat R
mat2pmatbas.a A = N Mat R
mat2pmatbas.b B = Base A
mat2pmatbas.p P = Poly 1 R
mat2pmatbas.c C = N Mat P
mat2pmatbas0.h H = Base C
mat2pmatlin.k K = Base R
mat2pmatlin.s S = algSc P
mat2pmatlin.m · ˙ = A
mat2pmatlin.n × ˙ = C
Assertion mat2pmatlin N Fin R CRing X K Y B T X · ˙ Y = S X × ˙ T Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mat2pmatbas.t T = N matToPolyMat R
2 mat2pmatbas.a A = N Mat R
3 mat2pmatbas.b B = Base A
4 mat2pmatbas.p P = Poly 1 R
5 mat2pmatbas.c C = N Mat P
6 mat2pmatbas0.h H = Base C
7 mat2pmatlin.k K = Base R
8 mat2pmatlin.s S = algSc P
9 mat2pmatlin.m · ˙ = A
10 mat2pmatlin.n × ˙ = C
11 simpr N Fin R CRing R CRing
12 4 ply1assa R CRing P AssAlg
13 eqid Scalar P = Scalar P
14 8 13 asclrhm P AssAlg S Scalar P RingHom P
15 11 12 14 3syl N Fin R CRing S Scalar P RingHom P
16 4 ply1sca R CRing R = Scalar P
17 16 adantl N Fin R CRing R = Scalar P
18 17 oveq1d N Fin R CRing R RingHom P = Scalar P RingHom P
19 15 18 eleqtrrd N Fin R CRing S R RingHom P
20 19 adantr N Fin R CRing X K Y B S R RingHom P
21 20 adantr N Fin R CRing X K Y B i N j N S R RingHom P
22 7 eleq2i X K X Base R
23 22 birani X K Y B X Base R
24 23 ad2antlr N Fin R CRing X K Y B i N j N X Base R
25 eqid Base R = Base R
26 simprl N Fin R CRing X K Y B i N j N i N
27 simpr i N j N j N
28 27 adantl N Fin R CRing X K Y B i N j N j N
29 simplrr N Fin R CRing X K Y B i N j N Y B
30 2 25 3 26 28 29 matecld N Fin R CRing X K Y B i N j N i Y j Base R
31 eqid R = R
32 eqid P = P
33 25 31 32 rhmmul S R RingHom P X Base R i Y j Base R S X R i Y j = S X P S i Y j
34 21 24 30 33 syl3anc N Fin R CRing X K Y B i N j N S X R i Y j = S X P S i Y j
35 crngring R CRing R Ring
36 35 ad2antlr N Fin R CRing X K Y B R Ring
37 36 adantr N Fin R CRing X K Y B i N j N R Ring
38 simpr N Fin R CRing X K Y B X K Y B
39 38 adantr N Fin R CRing X K Y B i N j N X K Y B
40 simpr N Fin R CRing X K Y B i N j N i N j N
41 2 3 7 9 31 matvscacell R Ring X K Y B i N j N i X · ˙ Y j = X R i Y j
42 37 39 40 41 syl3anc N Fin R CRing X K Y B i N j N i X · ˙ Y j = X R i Y j
43 42 fveq2d N Fin R CRing X K Y B i N j N S i X · ˙ Y j = S X R i Y j
44 35 anim2i N Fin R CRing N Fin R Ring
45 simpr X K Y B Y B
46 44 45 anim12i N Fin R CRing X K Y B N Fin R Ring Y B
47 df-3an N Fin R Ring Y B N Fin R Ring Y B
48 46 47 sylibr N Fin R CRing X K Y B N Fin R Ring Y B
49 1 2 3 4 8 mat2pmatvalel N Fin R Ring Y B i N j N i T Y j = S i Y j
50 48 49 sylan N Fin R CRing X K Y B i N j N i T Y j = S i Y j
51 50 oveq2d N Fin R CRing X K Y B i N j N S X P i T Y j = S X P S i Y j
52 34 43 51 3eqtr4d N Fin R CRing X K Y B i N j N S i X · ˙ Y j = S X P i T Y j
53 simpll N Fin R CRing X K Y B N Fin
54 53 adantr N Fin R CRing X K Y B i N j N N Fin
55 7 2 3 9 matvscl N Fin R Ring X K Y B X · ˙ Y B
56 44 55 sylan N Fin R CRing X K Y B X · ˙ Y B
57 56 adantr N Fin R CRing X K Y B i N j N X · ˙ Y B
58 1 2 3 4 8 mat2pmatvalel N Fin R Ring X · ˙ Y B i N j N i T X · ˙ Y j = S i X · ˙ Y j
59 54 37 57 40 58 syl31anc N Fin R CRing X K Y B i N j N i T X · ˙ Y j = S i X · ˙ Y j
60 4 ply1ring R Ring P Ring
61 35 60 syl R CRing P Ring
62 61 ad2antlr N Fin R CRing X K Y B P Ring
63 62 adantr N Fin R CRing X K Y B i N j N P Ring
64 35 adantl N Fin R CRing R Ring
65 simpl X K Y B X K
66 eqid Base P = Base P
67 4 8 7 66 ply1sclcl R Ring X K S X Base P
68 64 65 67 syl2an N Fin R CRing X K Y B S X Base P
69 1 2 3 4 5 6 mat2pmatbas0 N Fin R Ring Y B T Y H
70 48 69 syl N Fin R CRing X K Y B T Y H
71 68 70 jca N Fin R CRing X K Y B S X Base P T Y H
72 71 adantr N Fin R CRing X K Y B i N j N S X Base P T Y H
73 5 6 66 10 32 matvscacell P Ring S X Base P T Y H i N j N i S X × ˙ T Y j = S X P i T Y j
74 63 72 40 73 syl3anc N Fin R CRing X K Y B i N j N i S X × ˙ T Y j = S X P i T Y j
75 52 59 74 3eqtr4d N Fin R CRing X K Y B i N j N i T X · ˙ Y j = i S X × ˙ T Y j
76 75 ralrimivva N Fin R CRing X K Y B i N j N i T X · ˙ Y j = i S X × ˙ T Y j
77 1 2 3 4 5 6 mat2pmatbas0 N Fin R Ring X · ˙ Y B T X · ˙ Y H
78 53 36 56 77 syl3anc N Fin R CRing X K Y B T X · ˙ Y H
79 66 5 6 10 matvscl N Fin P Ring S X Base P T Y H S X × ˙ T Y H
80 53 62 71 79 syl21anc N Fin R CRing X K Y B S X × ˙ T Y H
81 5 6 eqmat T X · ˙ Y H S X × ˙ T Y H T X · ˙ Y = S X × ˙ T Y i N j N i T X · ˙ Y j = i S X × ˙ T Y j
82 78 80 81 syl2anc N Fin R CRing X K Y B T X · ˙ Y = S X × ˙ T Y i N j N i T X · ˙ Y j = i S X × ˙ T Y j
83 76 82 mpbird N Fin R CRing X K Y B T X · ˙ Y = S X × ˙ T Y