MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  chpmat0d Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem chpmat0d 20862
Description: The characteristic polynomial of the empty matrix. (Contributed by AV, 6-Aug-2019.)
Hypothesis
Ref Expression
chpmat0.c 𝐶 = (∅ CharPlyMat 𝑅)
Assertion
Ref Expression
chpmat0d (𝑅 ∈ Ring → (𝐶‘∅) = (1r‘(Poly1𝑅)))

Proof of Theorem chpmat0d
StepHypRef Expression
1 0fin 8356 . . . 4 ∅ ∈ Fin
21a1i 11 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ Fin)
3 id 22 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Ring)
4 0ex 4943 . . . . 5 ∅ ∈ V
54snid 4354 . . . 4 ∅ ∈ {∅}
6 mat0dimbas0 20495 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → (Base‘(∅ Mat 𝑅)) = {∅})
75, 6syl5eleqr 2847 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat 𝑅)))
8 chpmat0.c . . . 4 𝐶 = (∅ CharPlyMat 𝑅)
9 eqid 2761 . . . 4 (∅ Mat 𝑅) = (∅ Mat 𝑅)
10 eqid 2761 . . . 4 (Base‘(∅ Mat 𝑅)) = (Base‘(∅ Mat 𝑅))
11 eqid 2761 . . . 4 (Poly1𝑅) = (Poly1𝑅)
12 eqid 2761 . . . 4 (∅ Mat (Poly1𝑅)) = (∅ Mat (Poly1𝑅))
13 eqid 2761 . . . 4 (∅ maDet (Poly1𝑅)) = (∅ maDet (Poly1𝑅))
14 eqid 2761 . . . 4 (-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = (-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))
15 eqid 2761 . . . 4 (var1𝑅) = (var1𝑅)
16 eqid 2761 . . . 4 ( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = ( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))
17 eqid 2761 . . . 4 (∅ matToPolyMat 𝑅) = (∅ matToPolyMat 𝑅)
18 eqid 2761 . . . 4 (1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = (1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))
198, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18chpmatval 20859 . . 3 ((∅ ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat 𝑅))) → (𝐶‘∅) = ((∅ maDet (Poly1𝑅))‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
202, 3, 7, 19syl3anc 1477 . 2 (𝑅 ∈ Ring → (𝐶‘∅) = ((∅ maDet (Poly1𝑅))‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
2111ply1ring 19841 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → (Poly1𝑅) ∈ Ring)
22 mdet0pr 20621 . . . . 5 ((Poly1𝑅) ∈ Ring → (∅ maDet (Poly1𝑅)) = {⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩})
2322fveq1d 6356 . . . 4 ((Poly1𝑅) ∈ Ring → ((∅ maDet (Poly1𝑅))‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
2421, 23syl 17 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → ((∅ maDet (Poly1𝑅))‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))))
2512mat0dimid 20497 . . . . . . . . . 10 ((Poly1𝑅) ∈ Ring → (1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = ∅)
2621, 25syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring → (1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = ∅)
2726oveq2d 6831 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → ((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))) = ((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅))
28 eqid 2761 . . . . . . . . . 10 (Base‘(Poly1𝑅)) = (Base‘(Poly1𝑅))
2915, 11, 28vr1cl 19810 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring → (var1𝑅) ∈ (Base‘(Poly1𝑅)))
3012mat0dimscm 20498 . . . . . . . . 9 (((Poly1𝑅) ∈ Ring ∧ (var1𝑅) ∈ (Base‘(Poly1𝑅))) → ((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅) = ∅)
3121, 29, 30syl2anc 696 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → ((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅) = ∅)
3227, 31eqtrd 2795 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → ((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))) = ∅)
33 d0mat2pmat 20766 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → ((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅) = ∅)
3432, 33oveq12d 6833 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅)) = (∅(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅))
3512matring 20472 . . . . . . . . 9 ((∅ ∈ Fin ∧ (Poly1𝑅) ∈ Ring) → (∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Ring)
361, 21, 35sylancr 698 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → (∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Ring)
37 ringgrp 18773 . . . . . . . 8 ((∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Ring → (∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Grp)
3836, 37syl 17 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → (∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Grp)
39 mat0dimbas0 20495 . . . . . . . . 9 ((Poly1𝑅) ∈ Ring → (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = {∅})
4021, 39syl 17 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = {∅})
415, 40syl5eleqr 2847 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))
42 eqid 2761 . . . . . . . 8 (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))
43 eqid 2761 . . . . . . . 8 (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))
4442, 43, 14grpsubid 17721 . . . . . . 7 (((∅ Mat (Poly1𝑅)) ∈ Grp ∧ ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))) → (∅(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅) = (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))
4538, 41, 44syl2anc 696 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (∅(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))∅) = (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))
4634, 45eqtrd 2795 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → (((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅)) = (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))
4746fveq2d 6358 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))))
4812mat0dim0 20496 . . . . . . 7 ((Poly1𝑅) ∈ Ring → (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = ∅)
4921, 48syl 17 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅))) = ∅)
5049fveq2d 6358 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))) = ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘∅))
51 fvex 6364 . . . . . 6 (1r‘(Poly1𝑅)) ∈ V
524, 51fvsn 6612 . . . . 5 ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘∅) = (1r‘(Poly1𝑅))
5350, 52syl6eq 2811 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(0g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))) = (1r‘(Poly1𝑅)))
5447, 53eqtrd 2795 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → ({⟨∅, (1r‘(Poly1𝑅))⟩}‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = (1r‘(Poly1𝑅)))
5524, 54eqtrd 2795 . 2 (𝑅 ∈ Ring → ((∅ maDet (Poly1𝑅))‘(((var1𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))(1r‘(∅ Mat (Poly1𝑅))))(-g‘(∅ Mat (Poly1𝑅)))((∅ matToPolyMat 𝑅)‘∅))) = (1r‘(Poly1𝑅)))
5620, 55eqtrd 2795 1 (𝑅 ∈ Ring → (𝐶‘∅) = (1r‘(Poly1𝑅)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4   = wceq 1632  wcel 2140  c0 4059  {csn 4322  cop 4328  cfv 6050  (class class class)co 6815  Fincfn 8124  Basecbs 16080   ·𝑠 cvsca 16168  0gc0g 16323  Grpcgrp 17644  -gcsg 17646  1rcur 18722  Ringcrg 18768  var1cv1 19769  Poly1cpl1 19770   Mat cmat 20436   maDet cmdat 20613   matToPolyMat cmat2pmat 20732   CharPlyMat cchpmat 20854
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1989  ax-6 2055  ax-7 2091  ax-8 2142  ax-9 2149  ax-10 2169  ax-11 2184  ax-12 2197  ax-13 2392  ax-ext 2741  ax-rep 4924  ax-sep 4934  ax-nul 4942  ax-pow 4993  ax-pr 5056  ax-un 7116  ax-inf2 8714  ax-cnex 10205  ax-resscn 10206  ax-1cn 10207  ax-icn 10208  ax-addcl 10209  ax-addrcl 10210  ax-mulcl 10211  ax-mulrcl 10212  ax-mulcom 10213  ax-addass 10214  ax-mulass 10215  ax-distr 10216  ax-i2m1 10217  ax-1ne0 10218  ax-1rid 10219  ax-rnegex 10220  ax-rrecex 10221  ax-cnre 10222  ax-pre-lttri 10223  ax-pre-lttrn 10224  ax-pre-ltadd 10225  ax-pre-mulgt0 10226  ax-addf 10228  ax-mulf 10229
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-xor 1614  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2048  df-eu 2612  df-mo 2613  df-clab 2748  df-cleq 2754  df-clel 2757  df-nfc 2892  df-ne 2934  df-nel 3037  df-ral 3056  df-rex 3057  df-reu 3058  df-rmo 3059  df-rab 3060  df-v 3343  df-sbc 3578  df-csb 3676  df-dif 3719  df-un 3721  df-in 3723  df-ss 3730  df-pss 3732  df-nul 4060  df-if 4232  df-pw 4305  df-sn 4323  df-pr 4325  df-tp 4327  df-op 4329  df-ot 4331  df-uni 4590  df-int 4629  df-iun 4675  df-iin 4676  df-br 4806  df-opab 4866  df-mpt 4883  df-tr 4906  df-id 5175  df-eprel 5180  df-po 5188  df-so 5189  df-fr 5226  df-se 5227  df-we 5228  df-xp 5273  df-rel 5274  df-cnv 5275  df-co 5276  df-dm 5277  df-rn 5278  df-res 5279  df-ima 5280  df-pred 5842  df-ord 5888  df-on 5889  df-lim 5890  df-suc 5891  df-iota 6013  df-fun 6052  df-fn 6053  df-f 6054  df-f1 6055  df-fo 6056  df-f1o 6057  df-fv 6058  df-isom 6059  df-riota 6776  df-ov 6818  df-oprab 6819  df-mpt2 6820  df-of 7064  df-ofr 7065  df-om 7233  df-1st 7335  df-2nd 7336  df-supp 7466  df-tpos 7523  df-wrecs 7578  df-recs 7639  df-rdg 7677  df-1o 7731  df-2o 7732  df-oadd 7735  df-er 7914  df-map 8028  df-pm 8029  df-ixp 8078  df-en 8125  df-dom 8126  df-sdom 8127  df-fin 8128  df-fsupp 8444  df-sup 8516  df-oi 8583  df-card 8976  df-pnf 10289  df-mnf 10290  df-xr 10291  df-ltxr 10292  df-le 10293  df-sub 10481  df-neg 10482  df-div 10898  df-nn 11234  df-2 11292  df-3 11293  df-4 11294  df-5 11295  df-6 11296  df-7 11297  df-8 11298  df-9 11299  df-n0 11506  df-xnn0 11577  df-z 11591  df-dec 11707  df-uz 11901  df-rp 12047  df-fz 12541  df-fzo 12681  df-seq 13017  df-exp 13076  df-hash 13333  df-word 13506  df-lsw 13507  df-concat 13508  df-s1 13509  df-substr 13510  df-splice 13511  df-reverse 13512  df-s2 13814  df-struct 16082  df-ndx 16083  df-slot 16084  df-base 16086  df-sets 16087  df-ress 16088  df-plusg 16177  df-mulr 16178  df-starv 16179  df-sca 16180  df-vsca 16181  df-ip 16182  df-tset 16183  df-ple 16184  df-ds 16187  df-unif 16188  df-hom 16189  df-cco 16190  df-0g 16325  df-gsum 16326  df-prds 16331  df-pws 16333  df-mre 16469  df-mrc 16470  df-acs 16472  df-mgm 17464  df-sgrp 17506  df-mnd 17517  df-mhm 17557  df-submnd 17558  df-grp 17647  df-minusg 17648  df-sbg 17649  df-mulg 17763  df-subg 17813  df-ghm 17880  df-gim 17923  df-cntz 17971  df-oppg 17997  df-symg 18019  df-pmtr 18083  df-psgn 18132  df-evpm 18133  df-cmn 18416  df-abl 18417  df-mgp 18711  df-ur 18723  df-ring 18770  df-cring 18771  df-oppr 18844  df-dvdsr 18862  df-unit 18863  df-invr 18893  df-dvr 18904  df-rnghom 18938  df-drng 18972  df-subrg 19001  df-lmod 19088  df-lss 19156  df-sra 19395  df-rgmod 19396  df-psr 19579  df-mvr 19580  df-mpl 19581  df-opsr 19583  df-psr1 19773  df-vr1 19774  df-ply1 19775  df-cnfld 19970  df-zring 20042  df-zrh 20075  df-dsmm 20299  df-frlm 20314  df-mamu 20413  df-mat 20437  df-mdet 20614  df-mat2pmat 20735  df-chpmat 20855
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator