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Theorem mat2pmatf1

Description: The matrix transformation is a 1-1 function from the matrices to the polynomial matrices. (Contributed by AV, 28-Oct-2019) (Proof shortened by AV, 27-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
Assertion mat2pmatf1 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring → T : B ⟶ 1-1 H

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 1 2 3 4 5 6 mat2pmatf ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring → T : B ⟶ H
8 simpl ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ∈ B
9 8 anim2i ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B
10 df-3an ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ↔ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B
11 9 10 sylibr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B
12 eqid ⊢ algSc ⁡ P = algSc ⁡ P
13 1 2 3 4 12 mat2pmatvalel ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i T ⁡ x j = algSc ⁡ P ⁡ i x j
14 11 13 sylan ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i T ⁡ x j = algSc ⁡ P ⁡ i x j
15 simpr ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B → y ∈ B
16 15 anim2i ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ y ∈ B
17 df-3an ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ y ∈ B ↔ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ y ∈ B
18 16 17 sylibr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ y ∈ B
19 1 2 3 4 12 mat2pmatvalel ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i T ⁡ y j = algSc ⁡ P ⁡ i y j
20 18 19 sylan ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i T ⁡ y j = algSc ⁡ P ⁡ i y j
21 14 20 eqeq12d ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i T ⁡ x j = i T ⁡ y j ↔ algSc ⁡ P ⁡ i x j = algSc ⁡ P ⁡ i y j
22 eqid ⊢ Base R = Base R
23 eqid ⊢ Base P = Base P
24 4 12 22 23 ply1sclf1 ⊢ R ∈ Ring → algSc ⁡ P : Base R ⟶ 1-1 Base P
25 24 ad3antlr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → algSc ⁡ P : Base R ⟶ 1-1 Base P
26 simprl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i ∈ N
27 simprr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → j ∈ N
28 simplrl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → x ∈ B
29 2 22 3 26 27 28 matecld ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i x j ∈ Base R
30 simplrr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → y ∈ B
31 2 22 3 26 27 30 matecld ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i y j ∈ Base R
32 f1veqaeq ⊢ algSc ⁡ P : Base R ⟶ 1-1 Base P ∧ i x j ∈ Base R ∧ i y j ∈ Base R → algSc ⁡ P ⁡ i x j = algSc ⁡ P ⁡ i y j → i x j = i y j
33 25 29 31 32 syl12anc ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → algSc ⁡ P ⁡ i x j = algSc ⁡ P ⁡ i y j → i x j = i y j
34 21 33 sylbid ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i T ⁡ x j = i T ⁡ y j → i x j = i y j
35 34 ralimdvva ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N i T ⁡ x j = i T ⁡ y j → ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N i x j = i y j
36 1 2 3 4 5 6 mat2pmatbas0 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B → T ⁡ x ∈ H
37 11 36 syl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → T ⁡ x ∈ H
38 1 2 3 4 5 6 mat2pmatbas0 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ y ∈ B → T ⁡ y ∈ H
39 18 38 syl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → T ⁡ y ∈ H
40 5 6 eqmat ⊢ T ⁡ x ∈ H ∧ T ⁡ y ∈ H → T ⁡ x = T ⁡ y ↔ ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N i T ⁡ x j = i T ⁡ y j
41 37 39 40 syl2anc ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → T ⁡ x = T ⁡ y ↔ ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N i T ⁡ x j = i T ⁡ y j
42 2 3 eqmat ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B → x = y ↔ ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N i x j = i y j
43 42 adantl ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x = y ↔ ∀ i ∈ N ∀ j ∈ N i x j = i y j
44 35 41 43 3imtr4d ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → T ⁡ x = T ⁡ y → x = y
45 44 ralrimivva ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B T ⁡ x = T ⁡ y → x = y
46 dff13 ⊢ T : B ⟶ 1-1 H ↔ T : B ⟶ H ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B T ⁡ x = T ⁡ y → x = y
47 7 45 46 sylanbrc ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring → T : B ⟶ 1-1 H