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Theorem pm2mp

Description: The transformation of a sum of matrices having scaled monomials with the same power as entries into a sum of scaled monomials as a polynomial over matrices. (Contributed by AV, 12-Nov-2019) (Revised by AV, 7-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses monmat2matmon.p 𝑃 = ( Poly1𝑅 )
monmat2matmon.c 𝐶 = ( 𝑁 Mat 𝑃 )
monmat2matmon.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝐶 )
monmat2matmon.m1 = ( ·𝑠𝑄 )
monmat2matmon.e1 = ( .g ‘ ( mulGrp ‘ 𝑄 ) )
monmat2matmon.x 𝑋 = ( var1𝐴 )
monmat2matmon.a 𝐴 = ( 𝑁 Mat 𝑅 )
monmat2matmon.k 𝐾 = ( Base ‘ 𝐴 )
monmat2matmon.q 𝑄 = ( Poly1𝐴 )
monmat2matmon.i 𝐼 = ( 𝑁 pMatToMatPoly 𝑅 )
monmat2matmon.e2 𝐸 = ( .g ‘ ( mulGrp ‘ 𝑃 ) )
monmat2matmon.y 𝑌 = ( var1𝑅 )
monmat2matmon.m2 · = ( ·𝑠𝐶 )
monmat2matmon.t 𝑇 = ( 𝑁 matToPolyMat 𝑅 )
Assertion pm2mp ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → ( 𝐼 ‘ ( 𝐶 Σg ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ) ) ) = ( 𝑄 Σg ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( ( 𝑀𝑛 ) ( 𝑛 𝑋 ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 monmat2matmon.p 𝑃 = ( Poly1𝑅 )
2 monmat2matmon.c 𝐶 = ( 𝑁 Mat 𝑃 )
3 monmat2matmon.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝐶 )
4 monmat2matmon.m1 = ( ·𝑠𝑄 )
5 monmat2matmon.e1 = ( .g ‘ ( mulGrp ‘ 𝑄 ) )
6 monmat2matmon.x 𝑋 = ( var1𝐴 )
7 monmat2matmon.a 𝐴 = ( 𝑁 Mat 𝑅 )
8 monmat2matmon.k 𝐾 = ( Base ‘ 𝐴 )
9 monmat2matmon.q 𝑄 = ( Poly1𝐴 )
10 monmat2matmon.i 𝐼 = ( 𝑁 pMatToMatPoly 𝑅 )
11 monmat2matmon.e2 𝐸 = ( .g ‘ ( mulGrp ‘ 𝑃 ) )
12 monmat2matmon.y 𝑌 = ( var1𝑅 )
13 monmat2matmon.m2 · = ( ·𝑠𝐶 )
14 monmat2matmon.t 𝑇 = ( 𝑁 matToPolyMat 𝑅 )
15 eqid ( 0g𝐶 ) = ( 0g𝐶 )
16 crngring ( 𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring )
17 16 anim2i ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) )
18 1 2 pmatring ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) → 𝐶 ∈ Ring )
19 ringcmn ( 𝐶 ∈ Ring → 𝐶 ∈ CMnd )
20 17 18 19 3syl ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → 𝐶 ∈ CMnd )
21 20 adantr ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → 𝐶 ∈ CMnd )
22 7 matring ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) → 𝐴 ∈ Ring )
23 16 22 sylan2 ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → 𝐴 ∈ Ring )
24 9 ply1ring ( 𝐴 ∈ Ring → 𝑄 ∈ Ring )
25 ringmnd ( 𝑄 ∈ Ring → 𝑄 ∈ Mnd )
26 23 24 25 3syl ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → 𝑄 ∈ Mnd )
27 26 adantr ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → 𝑄 ∈ Mnd )
28 nn0ex 0 ∈ V
29 28 a1i ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → ℕ0 ∈ V )
30 eqid ( Base ‘ 𝑄 ) = ( Base ‘ 𝑄 )
31 1 2 3 4 5 6 7 9 30 10 pm2mpghm ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) → 𝐼 ∈ ( 𝐶 GrpHom 𝑄 ) )
32 16 31 sylan2 ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → 𝐼 ∈ ( 𝐶 GrpHom 𝑄 ) )
33 32 adantr ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → 𝐼 ∈ ( 𝐶 GrpHom 𝑄 ) )
34 ghmmhm ( 𝐼 ∈ ( 𝐶 GrpHom 𝑄 ) → 𝐼 ∈ ( 𝐶 MndHom 𝑄 ) )
35 33 34 syl ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → 𝐼 ∈ ( 𝐶 MndHom 𝑄 ) )
36 17 adantr ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) )
37 36 adantr ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0 ) → ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) )
38 elmapi ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) → 𝑀 : ℕ0𝐾 )
39 38 adantr ( ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) → 𝑀 : ℕ0𝐾 )
40 39 adantl ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → 𝑀 : ℕ0𝐾 )
41 40 ffvelrnda ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0 ) → ( 𝑀𝑛 ) ∈ 𝐾 )
42 simpr ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0 ) → 𝑛 ∈ ℕ0 )
43 7 8 14 1 2 3 13 11 12 mat2pmatscmxcl ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) ∧ ( ( 𝑀𝑛 ) ∈ 𝐾𝑛 ∈ ℕ0 ) ) → ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ∈ 𝐵 )
44 37 41 42 43 syl12anc ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ∈ 𝐵 )
45 fvexd ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → ( 0g𝐶 ) ∈ V )
46 ovexd ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ∈ V )
47 simpr ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) → 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) )
48 fvex ( 0g𝐴 ) ∈ V
49 fsuppmapnn0ub ( ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ ( 0g𝐴 ) ∈ V ) → ( 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) → ∃ 𝑦 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 ( 𝑦 < 𝑥 → ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) ) ) )
50 47 48 49 sylancl ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) → ( 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) → ∃ 𝑦 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 ( 𝑦 < 𝑥 → ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) ) ) )
51 csbov12g ( 𝑥 ∈ ℕ0 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( 𝑥 / 𝑛 ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · 𝑥 / 𝑛 ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) )
52 csbov1g ( 𝑥 ∈ ℕ0 𝑥 / 𝑛 ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) = ( 𝑥 / 𝑛 𝑛 𝐸 𝑌 ) )
53 csbvarg ( 𝑥 ∈ ℕ0 𝑥 / 𝑛 𝑛 = 𝑥 )
54 53 oveq1d ( 𝑥 ∈ ℕ0 → ( 𝑥 / 𝑛 𝑛 𝐸 𝑌 ) = ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) )
55 52 54 eqtrd ( 𝑥 ∈ ℕ0 𝑥 / 𝑛 ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) = ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) )
56 csbfv2g ( 𝑥 ∈ ℕ0 𝑥 / 𝑛 ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) = ( 𝑇 𝑥 / 𝑛 ( 𝑀𝑛 ) ) )
57 csbfv2g ( 𝑥 ∈ ℕ0 𝑥 / 𝑛 ( 𝑀𝑛 ) = ( 𝑀 𝑥 / 𝑛 𝑛 ) )
58 53 fveq2d ( 𝑥 ∈ ℕ0 → ( 𝑀 𝑥 / 𝑛 𝑛 ) = ( 𝑀𝑥 ) )
59 57 58 eqtrd ( 𝑥 ∈ ℕ0 𝑥 / 𝑛 ( 𝑀𝑛 ) = ( 𝑀𝑥 ) )
60 59 fveq2d ( 𝑥 ∈ ℕ0 → ( 𝑇 𝑥 / 𝑛 ( 𝑀𝑛 ) ) = ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑥 ) ) )
61 56 60 eqtrd ( 𝑥 ∈ ℕ0 𝑥 / 𝑛 ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) = ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑥 ) ) )
62 55 61 oveq12d ( 𝑥 ∈ ℕ0 → ( 𝑥 / 𝑛 ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · 𝑥 / 𝑛 ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑥 ) ) ) )
63 51 62 eqtrd ( 𝑥 ∈ ℕ0 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑥 ) ) ) )
64 63 adantl ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑥 ) ) ) )
65 64 adantr ( ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) ∧ ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) ) → 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑥 ) ) ) )
66 fveq2 ( ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) → ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑥 ) ) = ( 𝑇 ‘ ( 0g𝐴 ) ) )
67 66 oveq2d ( ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) → ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑥 ) ) ) = ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 0g𝐴 ) ) ) )
68 14 7 8 1 2 3 mat2pmatghm ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) → 𝑇 ∈ ( 𝐴 GrpHom 𝐶 ) )
69 16 68 sylan2 ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → 𝑇 ∈ ( 𝐴 GrpHom 𝐶 ) )
70 69 ad3antrrr ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → 𝑇 ∈ ( 𝐴 GrpHom 𝐶 ) )
71 ghmmhm ( 𝑇 ∈ ( 𝐴 GrpHom 𝐶 ) → 𝑇 ∈ ( 𝐴 MndHom 𝐶 ) )
72 eqid ( 0g𝐴 ) = ( 0g𝐴 )
73 72 15 mhm0 ( 𝑇 ∈ ( 𝐴 MndHom 𝐶 ) → ( 𝑇 ‘ ( 0g𝐴 ) ) = ( 0g𝐶 ) )
74 70 71 73 3syl ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( 𝑇 ‘ ( 0g𝐴 ) ) = ( 0g𝐶 ) )
75 74 oveq2d ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 0g𝐴 ) ) ) = ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 0g𝐶 ) ) )
76 1 ply1ring ( 𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring )
77 16 76 syl ( 𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ Ring )
78 2 matlmod ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ Ring ) → 𝐶 ∈ LMod )
79 77 78 sylan2 ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → 𝐶 ∈ LMod )
80 79 ad3antrrr ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → 𝐶 ∈ LMod )
81 77 adantl ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → 𝑃 ∈ Ring )
82 eqid ( mulGrp ‘ 𝑃 ) = ( mulGrp ‘ 𝑃 )
83 82 ringmgp ( 𝑃 ∈ Ring → ( mulGrp ‘ 𝑃 ) ∈ Mnd )
84 81 83 syl ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → ( mulGrp ‘ 𝑃 ) ∈ Mnd )
85 84 ad3antrrr ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( mulGrp ‘ 𝑃 ) ∈ Mnd )
86 simpr ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → 𝑥 ∈ ℕ0 )
87 16 adantl ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → 𝑅 ∈ Ring )
88 eqid ( Base ‘ 𝑃 ) = ( Base ‘ 𝑃 )
89 12 1 88 vr1cl ( 𝑅 ∈ Ring → 𝑌 ∈ ( Base ‘ 𝑃 ) )
90 87 89 syl ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → 𝑌 ∈ ( Base ‘ 𝑃 ) )
91 90 ad3antrrr ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → 𝑌 ∈ ( Base ‘ 𝑃 ) )
92 82 88 mgpbas ( Base ‘ 𝑃 ) = ( Base ‘ ( mulGrp ‘ 𝑃 ) )
93 92 11 mulgnn0cl ( ( ( mulGrp ‘ 𝑃 ) ∈ Mnd ∧ 𝑥 ∈ ℕ0𝑌 ∈ ( Base ‘ 𝑃 ) ) → ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) ∈ ( Base ‘ 𝑃 ) )
94 85 86 91 93 syl3anc ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) ∈ ( Base ‘ 𝑃 ) )
95 1 ply1crng ( 𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ CRing )
96 2 matsca2 ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑃 ∈ CRing ) → 𝑃 = ( Scalar ‘ 𝐶 ) )
97 95 96 sylan2 ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → 𝑃 = ( Scalar ‘ 𝐶 ) )
98 97 eqcomd ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) → ( Scalar ‘ 𝐶 ) = 𝑃 )
99 98 ad3antrrr ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( Scalar ‘ 𝐶 ) = 𝑃 )
100 99 fveq2d ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝐶 ) ) = ( Base ‘ 𝑃 ) )
101 94 100 eleqtrrd ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝐶 ) ) )
102 eqid ( Scalar ‘ 𝐶 ) = ( Scalar ‘ 𝐶 )
103 eqid ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝐶 ) ) = ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝐶 ) )
104 102 13 103 15 lmodvs0 ( ( 𝐶 ∈ LMod ∧ ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝐶 ) ) ) → ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 0g𝐶 ) ) = ( 0g𝐶 ) )
105 80 101 104 syl2anc ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 0g𝐶 ) ) = ( 0g𝐶 ) )
106 75 105 eqtrd ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 0g𝐴 ) ) ) = ( 0g𝐶 ) )
107 67 106 sylan9eqr ( ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) ∧ ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) ) → ( ( 𝑥 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑥 ) ) ) = ( 0g𝐶 ) )
108 65 107 eqtrd ( ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) ∧ ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) ) → 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( 0g𝐶 ) )
109 108 ex ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) → 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( 0g𝐶 ) ) )
110 109 imim2d ( ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ0 ) → ( ( 𝑦 < 𝑥 → ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) ) → ( 𝑦 < 𝑥 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( 0g𝐶 ) ) ) )
111 110 ralimdva ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ) → ( ∀ 𝑥 ∈ ℕ0 ( 𝑦 < 𝑥 → ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) ) → ∀ 𝑥 ∈ ℕ0 ( 𝑦 < 𝑥 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( 0g𝐶 ) ) ) )
112 111 reximdva ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) → ( ∃ 𝑦 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 ( 𝑦 < 𝑥 → ( 𝑀𝑥 ) = ( 0g𝐴 ) ) → ∃ 𝑦 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 ( 𝑦 < 𝑥 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( 0g𝐶 ) ) ) )
113 50 112 syld ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ) → ( 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) → ∃ 𝑦 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 ( 𝑦 < 𝑥 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( 0g𝐶 ) ) ) )
114 113 impr ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → ∃ 𝑦 ∈ ℕ0𝑥 ∈ ℕ0 ( 𝑦 < 𝑥 𝑥 / 𝑛 ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) = ( 0g𝐶 ) ) )
115 45 46 114 mptnn0fsupp ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ) finSupp ( 0g𝐶 ) )
116 3 15 21 27 29 35 44 115 gsummptmhm ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → ( 𝑄 Σg ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( 𝐼 ‘ ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ) ) ) = ( 𝐼 ‘ ( 𝐶 Σg ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ) ) ) )
117 simpll ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0 ) → ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) )
118 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 monmat2matmon ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( ( 𝑀𝑛 ) ∈ 𝐾𝑛 ∈ ℕ0 ) ) → ( 𝐼 ‘ ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ) = ( ( 𝑀𝑛 ) ( 𝑛 𝑋 ) ) )
119 117 41 42 118 syl12anc ( ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) ∧ 𝑛 ∈ ℕ0 ) → ( 𝐼 ‘ ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ) = ( ( 𝑀𝑛 ) ( 𝑛 𝑋 ) ) )
120 119 mpteq2dva ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( 𝐼 ‘ ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ) ) = ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( ( 𝑀𝑛 ) ( 𝑛 𝑋 ) ) ) )
121 120 oveq2d ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → ( 𝑄 Σg ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( 𝐼 ‘ ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ) ) ) = ( 𝑄 Σg ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( ( 𝑀𝑛 ) ( 𝑛 𝑋 ) ) ) ) )
122 116 121 eqtr3d ( ( ( 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing ) ∧ ( 𝑀 ∈ ( 𝐾m0 ) ∧ 𝑀 finSupp ( 0g𝐴 ) ) ) → ( 𝐼 ‘ ( 𝐶 Σg ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( ( 𝑛 𝐸 𝑌 ) · ( 𝑇 ‘ ( 𝑀𝑛 ) ) ) ) ) ) = ( 𝑄 Σg ( 𝑛 ∈ ℕ0 ↦ ( ( 𝑀𝑛 ) ( 𝑛 𝑋 ) ) ) ) )