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Theorem cpmadugsumfi

Description: The product of the characteristic matrix of a given matrix and its adjunct represented as finite sum. (Contributed by AV, 7-Nov-2019) (Proof shortened by AV, 29-Nov-2019)

Ref Expression
Hypotheses cpmadugsum.a A = N Mat R
cpmadugsum.b B = Base A
cpmadugsum.p P = Poly 1 R
cpmadugsum.y Y = N Mat P
cpmadugsum.t T = N matToPolyMat R
cpmadugsum.x X = var 1 R
cpmadugsum.e × ˙ = mulGrp P
cpmadugsum.m · ˙ = Y
cpmadugsum.r × ˙ = Y
cpmadugsum.1 1 ˙ = 1 Y
cpmadugsum.g + ˙ = + Y
cpmadugsum.s - ˙ = - Y
cpmadugsum.i I = X · ˙ 1 ˙ - ˙ T M
cpmadugsum.j J = N maAdju P
Assertion cpmadugsumfi N Fin R CRing M B s b B 0 s I × ˙ J I = Y i = 1 s i × ˙ X · ˙ T b i 1 - ˙ T M × ˙ T b i + ˙ s + 1 × ˙ X · ˙ T b s - ˙ T M × ˙ T b 0

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cpmadugsum.a A = N Mat R
2 cpmadugsum.b B = Base A
3 cpmadugsum.p P = Poly 1 R
4 cpmadugsum.y Y = N Mat P
5 cpmadugsum.t T = N matToPolyMat R
6 cpmadugsum.x X = var 1 R
7 cpmadugsum.e × ˙ = mulGrp P
8 cpmadugsum.m · ˙ = Y
9 cpmadugsum.r × ˙ = Y
10 cpmadugsum.1 1 ˙ = 1 Y
11 cpmadugsum.g + ˙ = + Y
12 cpmadugsum.s - ˙ = - Y
13 cpmadugsum.i I = X · ˙ 1 ˙ - ˙ T M
14 cpmadugsum.j J = N maAdju P
15 oveq2 J I = Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n I × ˙ J I = I × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n
16 13 a1i N Fin R CRing M B s b B 0 s I = X · ˙ 1 ˙ - ˙ T M
17 16 oveq1d N Fin R CRing M B s b B 0 s I × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n = X · ˙ 1 ˙ - ˙ T M × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n
18 eqid Base Y = Base Y
19 crngring R CRing R Ring
20 19 anim2i N Fin R CRing N Fin R Ring
21 20 3adant3 N Fin R CRing M B N Fin R Ring
22 21 ad2antrr N Fin R CRing M B s b B 0 s N Fin R Ring
23 3 4 pmatring N Fin R Ring Y Ring
24 22 23 syl N Fin R CRing M B s b B 0 s Y Ring
25 3 4 pmatlmod N Fin R Ring Y LMod
26 19 25 sylan2 N Fin R CRing Y LMod
27 19 adantl N Fin R CRing R Ring
28 eqid Base P = Base P
29 6 3 28 vr1cl R Ring X Base P
30 27 29 syl N Fin R CRing X Base P
31 3 ply1crng R CRing P CRing
32 4 matsca2 N Fin P CRing P = Scalar Y
33 31 32 sylan2 N Fin R CRing P = Scalar Y
34 33 fveq2d N Fin R CRing Base P = Base Scalar Y
35 30 34 eleqtrd N Fin R CRing X Base Scalar Y
36 19 23 sylan2 N Fin R CRing Y Ring
37 18 10 ringidcl Y Ring 1 ˙ Base Y
38 36 37 syl N Fin R CRing 1 ˙ Base Y
39 eqid Scalar Y = Scalar Y
40 eqid Base Scalar Y = Base Scalar Y
41 18 39 8 40 lmodvscl Y LMod X Base Scalar Y 1 ˙ Base Y X · ˙ 1 ˙ Base Y
42 26 35 38 41 syl3anc N Fin R CRing X · ˙ 1 ˙ Base Y
43 42 3adant3 N Fin R CRing M B X · ˙ 1 ˙ Base Y
44 43 ad2antrr N Fin R CRing M B s b B 0 s X · ˙ 1 ˙ Base Y
45 5 1 2 3 4 mat2pmatbas N Fin R Ring M B T M Base Y
46 19 45 syl3an2 N Fin R CRing M B T M Base Y
47 46 ad2antrr N Fin R CRing M B s b B 0 s T M Base Y
48 ringcmn Y Ring Y CMnd
49 36 48 syl N Fin R CRing Y CMnd
50 49 3adant3 N Fin R CRing M B Y CMnd
51 50 ad2antrr N Fin R CRing M B s b B 0 s Y CMnd
52 fzfid N Fin R CRing M B s b B 0 s 0 s Fin
53 21 ad3antrrr N Fin R CRing M B s b B 0 s n 0 s N Fin R Ring
54 elmapi b B 0 s b : 0 s B
55 ffvelrn b : 0 s B n 0 s b n B
56 55 ex b : 0 s B n 0 s b n B
57 54 56 syl b B 0 s n 0 s b n B
58 57 adantl N Fin R CRing M B s b B 0 s n 0 s b n B
59 58 imp N Fin R CRing M B s b B 0 s n 0 s b n B
60 elfznn0 n 0 s n 0
61 60 adantl N Fin R CRing M B s b B 0 s n 0 s n 0
62 1 2 5 3 4 18 8 7 6 mat2pmatscmxcl N Fin R Ring b n B n 0 n × ˙ X · ˙ T b n Base Y
63 53 59 61 62 syl12anc N Fin R CRing M B s b B 0 s n 0 s n × ˙ X · ˙ T b n Base Y
64 63 ralrimiva N Fin R CRing M B s b B 0 s n 0 s n × ˙ X · ˙ T b n Base Y
65 18 51 52 64 gsummptcl N Fin R CRing M B s b B 0 s Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n Base Y
66 18 9 12 24 44 47 65 rngsubdir N Fin R CRing M B s b B 0 s X · ˙ 1 ˙ - ˙ T M × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n = X · ˙ 1 ˙ × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n - ˙ T M × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n
67 oveq1 n = i n × ˙ X = i × ˙ X
68 2fveq3 n = i T b n = T b i
69 67 68 oveq12d n = i n × ˙ X · ˙ T b n = i × ˙ X · ˙ T b i
70 69 cbvmptv n 0 s n × ˙ X · ˙ T b n = i 0 s i × ˙ X · ˙ T b i
71 70 oveq2i Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n = Y i = 0 s i × ˙ X · ˙ T b i
72 71 oveq2i X · ˙ 1 ˙ × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n = X · ˙ 1 ˙ × ˙ Y i = 0 s i × ˙ X · ˙ T b i
73 71 oveq2i T M × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n = T M × ˙ Y i = 0 s i × ˙ X · ˙ T b i
74 72 73 oveq12i X · ˙ 1 ˙ × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n - ˙ T M × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n = X · ˙ 1 ˙ × ˙ Y i = 0 s i × ˙ X · ˙ T b i - ˙ T M × ˙ Y i = 0 s i × ˙ X · ˙ T b i
75 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 cpmadugsumlemF N Fin R CRing M B s b B 0 s X · ˙ 1 ˙ × ˙ Y i = 0 s i × ˙ X · ˙ T b i - ˙ T M × ˙ Y i = 0 s i × ˙ X · ˙ T b i = Y i = 1 s i × ˙ X · ˙ T b i 1 - ˙ T M × ˙ T b i + ˙ s + 1 × ˙ X · ˙ T b s - ˙ T M × ˙ T b 0
76 75 anassrs N Fin R CRing M B s b B 0 s X · ˙ 1 ˙ × ˙ Y i = 0 s i × ˙ X · ˙ T b i - ˙ T M × ˙ Y i = 0 s i × ˙ X · ˙ T b i = Y i = 1 s i × ˙ X · ˙ T b i 1 - ˙ T M × ˙ T b i + ˙ s + 1 × ˙ X · ˙ T b s - ˙ T M × ˙ T b 0
77 74 76 syl5eq N Fin R CRing M B s b B 0 s X · ˙ 1 ˙ × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n - ˙ T M × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n = Y i = 1 s i × ˙ X · ˙ T b i 1 - ˙ T M × ˙ T b i + ˙ s + 1 × ˙ X · ˙ T b s - ˙ T M × ˙ T b 0
78 17 66 77 3eqtrd N Fin R CRing M B s b B 0 s I × ˙ Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n = Y i = 1 s i × ˙ X · ˙ T b i 1 - ˙ T M × ˙ T b i + ˙ s + 1 × ˙ X · ˙ T b s - ˙ T M × ˙ T b 0
79 15 78 sylan9eqr N Fin R CRing M B s b B 0 s J I = Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n I × ˙ J I = Y i = 1 s i × ˙ X · ˙ T b i 1 - ˙ T M × ˙ T b i + ˙ s + 1 × ˙ X · ˙ T b s - ˙ T M × ˙ T b 0
80 4 14 18 maduf P CRing J : Base Y Base Y
81 31 80 syl R CRing J : Base Y Base Y
82 81 3ad2ant2 N Fin R CRing M B J : Base Y Base Y
83 1 2 3 4 6 5 12 8 10 13 chmatcl N Fin R Ring M B I Base Y
84 19 83 syl3an2 N Fin R CRing M B I Base Y
85 82 84 ffvelrnd N Fin R CRing M B J I Base Y
86 3 4 18 8 7 6 5 1 2 pmatcollpw3fi1 N Fin R CRing J I Base Y s b B 0 s J I = Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n
87 85 86 syld3an3 N Fin R CRing M B s b B 0 s J I = Y n = 0 s n × ˙ X · ˙ T b n
88 79 87 reximddv2 N Fin R CRing M B s b B 0 s I × ˙ J I = Y i = 1 s i × ˙ X · ˙ T b i 1 - ˙ T M × ˙ T b i + ˙ s + 1 × ˙ X · ˙ T b s - ˙ T M × ˙ T b 0