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Theorem m2cpminvid2lem

Description: Lemma for m2cpminvid2 . (Contributed by AV, 12-Nov-2019) (Revised by AV, 14-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses m2cpminvid2lem.s ⊢ S = N ConstPolyMat R
m2cpminvid2lem.p ⊢ P = Poly 1 ⁡ R
Assertion m2cpminvid2lem ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ n ∈ ℕ 0 coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 m2cpminvid2lem.s ⊢ S = N ConstPolyMat R
2 m2cpminvid2lem.p ⊢ P = Poly 1 ⁡ R
3 eqid ⊢ N Mat P = N Mat P
4 eqid ⊢ Base N Mat P = Base N Mat P
5 1 2 3 4 cpmatelimp ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring → M ∈ S → M ∈ Base N Mat P ∧ ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ i M j ⁡ k = 0 R
6 5 3impia ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S → M ∈ Base N Mat P ∧ ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ i M j ⁡ k = 0 R
7 6 simprd ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S → ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ i M j ⁡ k = 0 R
8 7 adantr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ i M j ⁡ k = 0 R
9 fvoveq1 ⊢ i = x → coe 1 ⁡ i M j = coe 1 ⁡ x M j
10 9 fveq1d ⊢ i = x → coe 1 ⁡ i M j ⁡ k = coe 1 ⁡ x M j ⁡ k
11 10 eqeq1d ⊢ i = x → coe 1 ⁡ i M j ⁡ k = 0 R ↔ coe 1 ⁡ x M j ⁡ k = 0 R
12 11 ralbidv ⊢ i = x → ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ i M j ⁡ k = 0 R ↔ ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M j ⁡ k = 0 R
13 oveq2 ⊢ j = y → x M j = x M y
14 13 fveq2d ⊢ j = y → coe 1 ⁡ x M j = coe 1 ⁡ x M y
15 14 fveq1d ⊢ j = y → coe 1 ⁡ x M j ⁡ k = coe 1 ⁡ x M y ⁡ k
16 15 eqeq1d ⊢ j = y → coe 1 ⁡ x M j ⁡ k = 0 R ↔ coe 1 ⁡ x M y ⁡ k = 0 R
17 16 ralbidv ⊢ j = y → ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M j ⁡ k = 0 R ↔ ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ k = 0 R
18 12 17 rspc2v ⊢ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ i M j ⁡ k = 0 R → ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ k = 0 R
19 18 adantl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ i M j ⁡ k = 0 R → ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ k = 0 R
20 fveqeq2 ⊢ k = n → coe 1 ⁡ x M y ⁡ k = 0 R ↔ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R
21 20 cbvralvw ⊢ ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ k = 0 R ↔ ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R
22 simpl2 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → R ∈ Ring
23 eqid ⊢ Base P = Base P
24 simprl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → x ∈ N
25 simprr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → y ∈ N
26 1 2 3 4 cpmatpmat ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S → M ∈ Base N Mat P
27 26 adantr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → M ∈ Base N Mat P
28 3 23 4 24 25 27 matecld ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → x M y ∈ Base P
29 0nn0 ⊢ 0 ∈ ℕ 0
30 eqid ⊢ coe 1 ⁡ x M y = coe 1 ⁡ x M y
31 eqid ⊢ Base R = Base R
32 30 23 2 31 coe1fvalcl ⊢ x M y ∈ Base P ∧ 0 ∈ ℕ 0 → coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ∈ Base R
33 28 29 32 sylancl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ∈ Base R
34 22 33 jca ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → R ∈ Ring ∧ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ∈ Base R
35 34 adantr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → R ∈ Ring ∧ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ∈ Base R
36 eqid ⊢ algSc ⁡ P = algSc ⁡ P
37 eqid ⊢ 0 R = 0 R
38 2 36 31 37 coe1scl ⊢ R ∈ Ring ∧ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ∈ Base R → coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 = l ∈ ℕ 0 ⟼ if l = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R
39 35 38 syl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 = l ∈ ℕ 0 ⟼ if l = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R
40 39 fveq1d ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = l ∈ ℕ 0 ⟼ if l = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R ⁡ n
41 eqidd ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → l ∈ ℕ 0 ⟼ if l = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R = l ∈ ℕ 0 ⟼ if l = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R
42 eqeq1 ⊢ l = n → l = 0 ↔ n = 0
43 42 ifbid ⊢ l = n → if l = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R = if n = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R
44 43 adantl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ ∧ l = n → if l = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R = if n = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R
45 nnnn0 ⊢ n ∈ ℕ → n ∈ ℕ 0
46 45 adantl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → n ∈ ℕ 0
47 fvex ⊢ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ∈ V
48 fvex ⊢ 0 R ∈ V
49 47 48 ifex ⊢ if n = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R ∈ V
50 49 a1i ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → if n = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R ∈ V
51 41 44 46 50 fvmptd ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → l ∈ ℕ 0 ⟼ if l = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R ⁡ n = if n = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R
52 nnne0 ⊢ n ∈ ℕ → n ≠ 0
53 52 neneqd ⊢ n ∈ ℕ → ¬ n = 0
54 53 adantl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → ¬ n = 0
55 54 iffalsed ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → if n = 0 coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 0 R = 0 R
56 40 51 55 3eqtrd ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = 0 R
57 eqcom ⊢ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R ↔ 0 R = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n
58 57 biimpi ⊢ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R → 0 R = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n
59 56 58 sylan9eq ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ ∧ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R → coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n
60 59 ex ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ n ∈ ℕ → coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R → coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n
61 60 ralimdva ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R → ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n
62 61 imp ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R → ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n
63 34 adantr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R → R ∈ Ring ∧ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ∈ Base R
64 2 36 31 ply1sclid ⊢ R ∈ Ring ∧ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ∈ Base R → coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 = coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0
65 64 eqcomd ⊢ R ∈ Ring ∧ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ∈ Base R → coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0 = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
66 63 65 syl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R → coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0 = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
67 62 66 jca ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N ∧ ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R → ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ∧ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0 = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
68 67 ex ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = 0 R → ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ∧ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0 = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
69 21 68 biimtrid ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ x M y ⁡ k = 0 R → ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ∧ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0 = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
70 19 69 syld ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N ∀ k ∈ ℕ coe 1 ⁡ i M j ⁡ k = 0 R → ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ∧ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0 = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
71 8 70 mpd ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ∧ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0 = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
72 c0ex ⊢ 0 ∈ V
73 fveq2 ⊢ n = 0 → coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0
74 fveq2 ⊢ n = 0 → coe 1 ⁡ x M y ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
75 73 74 eqeq12d ⊢ n = 0 → coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ↔ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0 = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
76 75 ralunsn ⊢ 0 ∈ V → ∀ n ∈ ℕ ∪ 0 coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ↔ ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ∧ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0 = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
77 72 76 mp1i ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ n ∈ ℕ ∪ 0 coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ↔ ∀ n ∈ ℕ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ∧ coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ 0 = coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0
78 71 77 mpbird ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ n ∈ ℕ ∪ 0 coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n
79 df-n0 ⊢ ℕ 0 = ℕ ∪ 0
80 79 raleqi ⊢ ∀ n ∈ ℕ 0 coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n ↔ ∀ n ∈ ℕ ∪ 0 coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n
81 78 80 sylibr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ M ∈ S ∧ x ∈ N ∧ y ∈ N → ∀ n ∈ ℕ 0 coe 1 ⁡ algSc ⁡ P ⁡ coe 1 ⁡ x M y ⁡ 0 ⁡ n = coe 1 ⁡ x M y ⁡ n