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Theorem mdetleib2

Description: Leibniz' formula can also be expanded by rows. (Contributed by Stefan O'Rear, 9-Jul-2018) (Proof shortened by AV, 23-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses mdetfval.d D = N maDet R
mdetfval.a A = N Mat R
mdetfval.b B = Base A
mdetfval.p P = Base SymGrp N
mdetfval.y Y = ℤRHom R
mdetfval.s S = pmSgn N
mdetfval.t · ˙ = R
mdetfval.u U = mulGrp R
Assertion mdetleib2 R CRing M B D M = R p P Y S p · ˙ U x N x M p x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mdetfval.d D = N maDet R
2 mdetfval.a A = N Mat R
3 mdetfval.b B = Base A
4 mdetfval.p P = Base SymGrp N
5 mdetfval.y Y = ℤRHom R
6 mdetfval.s S = pmSgn N
7 mdetfval.t · ˙ = R
8 mdetfval.u U = mulGrp R
9 1 2 3 4 5 6 7 8 mdetleib M B D M = R q P Y S q · ˙ U y N q y M y
10 9 adantl R CRing M B D M = R q P Y S q · ˙ U y N q y M y
11 eqid Base R = Base R
12 crngring R CRing R Ring
13 ringcmn R Ring R CMnd
14 12 13 syl R CRing R CMnd
15 14 adantr R CRing M B R CMnd
16 2 3 matrcl M B N Fin R V
17 16 adantl R CRing M B N Fin R V
18 17 simpld R CRing M B N Fin
19 eqid SymGrp N = SymGrp N
20 19 4 symgbasfi N Fin P Fin
21 18 20 syl R CRing M B P Fin
22 12 ad2antrr R CRing M B q P R Ring
23 5 6 coeq12i Y S = ℤRHom R pmSgn N
24 zrhpsgnmhm R Ring N Fin ℤRHom R pmSgn N SymGrp N MndHom mulGrp R
25 23 24 eqeltrid R Ring N Fin Y S SymGrp N MndHom mulGrp R
26 12 18 25 syl2an2r R CRing M B Y S SymGrp N MndHom mulGrp R
27 eqid mulGrp R = mulGrp R
28 27 11 mgpbas Base R = Base mulGrp R
29 4 28 mhmf Y S SymGrp N MndHom mulGrp R Y S : P Base R
30 26 29 syl R CRing M B Y S : P Base R
31 30 ffvelrnda R CRing M B q P Y S q Base R
32 8 11 mgpbas Base R = Base U
33 8 crngmgp R CRing U CMnd
34 33 ad2antrr R CRing M B q P U CMnd
35 18 adantr R CRing M B q P N Fin
36 simpr R CRing M B M B
37 2 11 3 matbas2i M B M Base R N × N
38 elmapi M Base R N × N M : N × N Base R
39 36 37 38 3syl R CRing M B M : N × N Base R
40 39 ad2antrr R CRing M B q P y N M : N × N Base R
41 19 4 symgbasf1o q P q : N 1-1 onto N
42 41 adantl R CRing M B q P q : N 1-1 onto N
43 f1of q : N 1-1 onto N q : N N
44 42 43 syl R CRing M B q P q : N N
45 44 ffvelrnda R CRing M B q P y N q y N
46 simpr R CRing M B q P y N y N
47 40 45 46 fovrnd R CRing M B q P y N q y M y Base R
48 47 ralrimiva R CRing M B q P y N q y M y Base R
49 32 34 35 48 gsummptcl R CRing M B q P U y N q y M y Base R
50 11 7 ringcl R Ring Y S q Base R U y N q y M y Base R Y S q · ˙ U y N q y M y Base R
51 22 31 49 50 syl3anc R CRing M B q P Y S q · ˙ U y N q y M y Base R
52 51 ralrimiva R CRing M B q P Y S q · ˙ U y N q y M y Base R
53 eqid q P Y S q · ˙ U y N q y M y = q P Y S q · ˙ U y N q y M y
54 eqid inv g SymGrp N = inv g SymGrp N
55 19 symggrp N Fin SymGrp N Grp
56 18 55 syl R CRing M B SymGrp N Grp
57 4 54 56 grpinvf1o R CRing M B inv g SymGrp N : P 1-1 onto P
58 11 15 21 52 53 57 gsummptfif1o R CRing M B R q P Y S q · ˙ U y N q y M y = R q P Y S q · ˙ U y N q y M y inv g SymGrp N
59 f1of inv g SymGrp N : P 1-1 onto P inv g SymGrp N : P P
60 57 59 syl R CRing M B inv g SymGrp N : P P
61 60 ffvelrnda R CRing M B p P inv g SymGrp N p P
62 60 feqmptd R CRing M B inv g SymGrp N = p P inv g SymGrp N p
63 eqidd R CRing M B q P Y S q · ˙ U y N q y M y = q P Y S q · ˙ U y N q y M y
64 fveq2 q = inv g SymGrp N p Y S q = Y S inv g SymGrp N p
65 fveq1 q = inv g SymGrp N p q y = inv g SymGrp N p y
66 65 oveq1d q = inv g SymGrp N p q y M y = inv g SymGrp N p y M y
67 66 mpteq2dv q = inv g SymGrp N p y N q y M y = y N inv g SymGrp N p y M y
68 67 oveq2d q = inv g SymGrp N p U y N q y M y = U y N inv g SymGrp N p y M y
69 64 68 oveq12d q = inv g SymGrp N p Y S q · ˙ U y N q y M y = Y S inv g SymGrp N p · ˙ U y N inv g SymGrp N p y M y
70 61 62 63 69 fmptco R CRing M B q P Y S q · ˙ U y N q y M y inv g SymGrp N = p P Y S inv g SymGrp N p · ˙ U y N inv g SymGrp N p y M y
71 19 4 54 symginv p P inv g SymGrp N p = p -1
72 71 adantl R CRing M B p P inv g SymGrp N p = p -1
73 72 fveq2d R CRing M B p P Y S inv g SymGrp N p = Y S p -1
74 12 ad2antrr R CRing M B p P R Ring
75 18 adantr R CRing M B p P N Fin
76 simpr R CRing M B p P p P
77 4 5 6 zrhpsgninv R Ring N Fin p P Y S p -1 = Y S p
78 74 75 76 77 syl3anc R CRing M B p P Y S p -1 = Y S p
79 73 78 eqtrd R CRing M B p P Y S inv g SymGrp N p = Y S p
80 eqid Base U = Base U
81 33 ad2antrr R CRing M B p P U CMnd
82 39 ad2antrr R CRing M B p P y N M : N × N Base R
83 71 ad2antlr R CRing M B p P y N inv g SymGrp N p = p -1
84 83 fveq1d R CRing M B p P y N inv g SymGrp N p y = p -1 y
85 19 4 symgbasf1o p P p : N 1-1 onto N
86 85 adantl R CRing M B p P p : N 1-1 onto N
87 f1ocnv p : N 1-1 onto N p -1 : N 1-1 onto N
88 f1of p -1 : N 1-1 onto N p -1 : N N
89 86 87 88 3syl R CRing M B p P p -1 : N N
90 89 ffvelrnda R CRing M B p P y N p -1 y N
91 84 90 eqeltrd R CRing M B p P y N inv g SymGrp N p y N
92 simpr R CRing M B p P y N y N
93 82 91 92 fovrnd R CRing M B p P y N inv g SymGrp N p y M y Base R
94 93 32 eleqtrdi R CRing M B p P y N inv g SymGrp N p y M y Base U
95 94 ralrimiva R CRing M B p P y N inv g SymGrp N p y M y Base U
96 eqid y N inv g SymGrp N p y M y = y N inv g SymGrp N p y M y
97 80 81 75 95 96 86 gsummptfif1o R CRing M B p P U y N inv g SymGrp N p y M y = U y N inv g SymGrp N p y M y p
98 f1of p : N 1-1 onto N p : N N
99 86 98 syl R CRing M B p P p : N N
100 99 ffvelrnda R CRing M B p P x N p x N
101 99 feqmptd R CRing M B p P p = x N p x
102 eqidd R CRing M B p P y N inv g SymGrp N p y M y = y N inv g SymGrp N p y M y
103 fveq2 y = p x inv g SymGrp N p y = inv g SymGrp N p p x
104 id y = p x y = p x
105 103 104 oveq12d y = p x inv g SymGrp N p y M y = inv g SymGrp N p p x M p x
106 100 101 102 105 fmptco R CRing M B p P y N inv g SymGrp N p y M y p = x N inv g SymGrp N p p x M p x
107 71 ad2antlr R CRing M B p P x N inv g SymGrp N p = p -1
108 107 fveq1d R CRing M B p P x N inv g SymGrp N p p x = p -1 p x
109 f1ocnvfv1 p : N 1-1 onto N x N p -1 p x = x
110 86 109 sylan R CRing M B p P x N p -1 p x = x
111 108 110 eqtrd R CRing M B p P x N inv g SymGrp N p p x = x
112 111 oveq1d R CRing M B p P x N inv g SymGrp N p p x M p x = x M p x
113 112 mpteq2dva R CRing M B p P x N inv g SymGrp N p p x M p x = x N x M p x
114 106 113 eqtrd R CRing M B p P y N inv g SymGrp N p y M y p = x N x M p x
115 114 oveq2d R CRing M B p P U y N inv g SymGrp N p y M y p = U x N x M p x
116 97 115 eqtrd R CRing M B p P U y N inv g SymGrp N p y M y = U x N x M p x
117 79 116 oveq12d R CRing M B p P Y S inv g SymGrp N p · ˙ U y N inv g SymGrp N p y M y = Y S p · ˙ U x N x M p x
118 117 mpteq2dva R CRing M B p P Y S inv g SymGrp N p · ˙ U y N inv g SymGrp N p y M y = p P Y S p · ˙ U x N x M p x
119 70 118 eqtrd R CRing M B q P Y S q · ˙ U y N q y M y inv g SymGrp N = p P Y S p · ˙ U x N x M p x
120 119 oveq2d R CRing M B R q P Y S q · ˙ U y N q y M y inv g SymGrp N = R p P Y S p · ˙ U x N x M p x
121 10 58 120 3eqtrd R CRing M B D M = R p P Y S p · ˙ U x N x M p x