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Theorem mat2pmatghm

Description: The transformation of matrices into polynomial matrices is an additive group homomorphism. (Contributed by AV, 28-Oct-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
Assertion mat2pmatghm N Fin R Ring T A GrpHom C

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 eqid + A = + A
8 eqid + C = + C
9 2 matgrp N Fin R Ring A Grp
10 4 5 pmatring N Fin R Ring C Ring
11 ringgrp C Ring C Grp
12 10 11 syl N Fin R Ring C Grp
13 1 2 3 4 5 6 mat2pmatf N Fin R Ring T : B H
14 eqid Base P = Base P
15 simpl N Fin R Ring N Fin
16 15 adantr N Fin R Ring x B y B N Fin
17 4 ply1ring R Ring P Ring
18 17 ad2antlr N Fin R Ring x B y B P Ring
19 simp1lr N Fin R Ring x B y B i N j N R Ring
20 eqid Base R = Base R
21 simp2 N Fin R Ring x B y B i N j N i N
22 simp3 N Fin R Ring x B y B i N j N j N
23 simp1rl N Fin R Ring x B y B i N j N x B
24 2 20 3 21 22 23 matecld N Fin R Ring x B y B i N j N i x j Base R
25 eqid algSc P = algSc P
26 4 25 20 14 ply1sclcl R Ring i x j Base R algSc P i x j Base P
27 19 24 26 syl2anc N Fin R Ring x B y B i N j N algSc P i x j Base P
28 5 14 6 16 18 27 matbas2d N Fin R Ring x B y B i N , j N algSc P i x j H
29 simp1rr N Fin R Ring x B y B i N j N y B
30 2 20 3 21 22 29 matecld N Fin R Ring x B y B i N j N i y j Base R
31 4 25 20 14 ply1sclcl R Ring i y j Base R algSc P i y j Base P
32 19 30 31 syl2anc N Fin R Ring x B y B i N j N algSc P i y j Base P
33 5 14 6 16 18 32 matbas2d N Fin R Ring x B y B i N , j N algSc P i y j H
34 eqid + P = + P
35 5 6 8 34 matplusg2 i N , j N algSc P i x j H i N , j N algSc P i y j H i N , j N algSc P i x j + C i N , j N algSc P i y j = i N , j N algSc P i x j + P f i N , j N algSc P i y j
36 28 33 35 syl2anc N Fin R Ring x B y B i N , j N algSc P i x j + C i N , j N algSc P i y j = i N , j N algSc P i x j + P f i N , j N algSc P i y j
37 fvexd N Fin R Ring x B y B i N j N algSc P i x j V
38 fvexd N Fin R Ring x B y B i N j N algSc P i y j V
39 eqidd N Fin R Ring x B y B i N , j N algSc P i x j = i N , j N algSc P i x j
40 eqidd N Fin R Ring x B y B i N , j N algSc P i y j = i N , j N algSc P i y j
41 16 16 37 38 39 40 offval22 N Fin R Ring x B y B i N , j N algSc P i x j + P f i N , j N algSc P i y j = i N , j N algSc P i x j + P algSc P i y j
42 simpr N Fin R Ring x B y B x B y B
43 42 3ad2ant1 N Fin R Ring x B y B i N j N x B y B
44 3simpc N Fin R Ring x B y B i N j N i N j N
45 eqid + R = + R
46 2 3 7 45 matplusgcell x B y B i N j N i x + A y j = i x j + R i y j
47 43 44 46 syl2anc N Fin R Ring x B y B i N j N i x + A y j = i x j + R i y j
48 4 ply1sca R Ring R = Scalar P
49 48 adantl N Fin R Ring R = Scalar P
50 49 fveq2d N Fin R Ring + R = + Scalar P
51 50 oveqd N Fin R Ring i x j + R i y j = i x j + Scalar P i y j
52 51 adantr N Fin R Ring x B y B i x j + R i y j = i x j + Scalar P i y j
53 52 3ad2ant1 N Fin R Ring x B y B i N j N i x j + R i y j = i x j + Scalar P i y j
54 47 53 eqtrd N Fin R Ring x B y B i N j N i x + A y j = i x j + Scalar P i y j
55 54 fveq2d N Fin R Ring x B y B i N j N algSc P i x + A y j = algSc P i x j + Scalar P i y j
56 eqid Scalar P = Scalar P
57 18 3ad2ant1 N Fin R Ring x B y B i N j N P Ring
58 4 ply1lmod R Ring P LMod
59 58 ad2antlr N Fin R Ring x B y B P LMod
60 59 3ad2ant1 N Fin R Ring x B y B i N j N P LMod
61 25 56 57 60 asclghm N Fin R Ring x B y B i N j N algSc P Scalar P GrpHom P
62 49 eqcomd N Fin R Ring Scalar P = R
63 62 fveq2d N Fin R Ring Base Scalar P = Base R
64 63 eleq2d N Fin R Ring i x j Base Scalar P i x j Base R
65 64 adantr N Fin R Ring x B y B i x j Base Scalar P i x j Base R
66 65 3ad2ant1 N Fin R Ring x B y B i N j N i x j Base Scalar P i x j Base R
67 24 66 mpbird N Fin R Ring x B y B i N j N i x j Base Scalar P
68 63 eleq2d N Fin R Ring i y j Base Scalar P i y j Base R
69 68 adantr N Fin R Ring x B y B i y j Base Scalar P i y j Base R
70 69 3ad2ant1 N Fin R Ring x B y B i N j N i y j Base Scalar P i y j Base R
71 30 70 mpbird N Fin R Ring x B y B i N j N i y j Base Scalar P
72 eqid Base Scalar P = Base Scalar P
73 eqid + Scalar P = + Scalar P
74 72 73 34 ghmlin algSc P Scalar P GrpHom P i x j Base Scalar P i y j Base Scalar P algSc P i x j + Scalar P i y j = algSc P i x j + P algSc P i y j
75 61 67 71 74 syl3anc N Fin R Ring x B y B i N j N algSc P i x j + Scalar P i y j = algSc P i x j + P algSc P i y j
76 55 75 eqtr2d N Fin R Ring x B y B i N j N algSc P i x j + P algSc P i y j = algSc P i x + A y j
77 76 mpoeq3dva N Fin R Ring x B y B i N , j N algSc P i x j + P algSc P i y j = i N , j N algSc P i x + A y j
78 41 77 eqtrd N Fin R Ring x B y B i N , j N algSc P i x j + P f i N , j N algSc P i y j = i N , j N algSc P i x + A y j
79 36 78 eqtr2d N Fin R Ring x B y B i N , j N algSc P i x + A y j = i N , j N algSc P i x j + C i N , j N algSc P i y j
80 simpl N Fin R Ring x B y B N Fin R Ring
81 2 matring N Fin R Ring A Ring
82 ringmnd A Ring A Mnd
83 81 82 syl N Fin R Ring A Mnd
84 83 anim1i N Fin R Ring x B y B A Mnd x B y B
85 3anass A Mnd x B y B A Mnd x B y B
86 84 85 sylibr N Fin R Ring x B y B A Mnd x B y B
87 3 7 mndcl A Mnd x B y B x + A y B
88 86 87 syl N Fin R Ring x B y B x + A y B
89 df-3an N Fin R Ring x + A y B N Fin R Ring x + A y B
90 80 88 89 sylanbrc N Fin R Ring x B y B N Fin R Ring x + A y B
91 1 2 3 4 25 mat2pmatval N Fin R Ring x + A y B T x + A y = i N , j N algSc P i x + A y j
92 90 91 syl N Fin R Ring x B y B T x + A y = i N , j N algSc P i x + A y j
93 simpl x B y B x B
94 93 anim2i N Fin R Ring x B y B N Fin R Ring x B
95 df-3an N Fin R Ring x B N Fin R Ring x B
96 94 95 sylibr N Fin R Ring x B y B N Fin R Ring x B
97 1 2 3 4 25 mat2pmatval N Fin R Ring x B T x = i N , j N algSc P i x j
98 96 97 syl N Fin R Ring x B y B T x = i N , j N algSc P i x j
99 simpr x B y B y B
100 99 anim2i N Fin R Ring x B y B N Fin R Ring y B
101 df-3an N Fin R Ring y B N Fin R Ring y B
102 100 101 sylibr N Fin R Ring x B y B N Fin R Ring y B
103 1 2 3 4 25 mat2pmatval N Fin R Ring y B T y = i N , j N algSc P i y j
104 102 103 syl N Fin R Ring x B y B T y = i N , j N algSc P i y j
105 98 104 oveq12d N Fin R Ring x B y B T x + C T y = i N , j N algSc P i x j + C i N , j N algSc P i y j
106 79 92 105 3eqtr4d N Fin R Ring x B y B T x + A y = T x + C T y
107 3 6 7 8 9 12 13 106 isghmd N Fin R Ring T A GrpHom C