Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  mat2pmatf1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem mat2pmatf1 20760
 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.)
Hypotheses
Ref Expression
mat2pmatbas.t 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
mat2pmatbas.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
mat2pmatbas.b 𝐵 = (Base‘𝐴)
mat2pmatbas.p 𝑃 = (Poly1𝑅)
mat2pmatbas.c 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
mat2pmatbas0.h 𝐻 = (Base‘𝐶)
Assertion
Ref Expression
mat2pmatf1 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑇:𝐵1-1𝐻)

Proof of Theorem mat2pmatf1
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mat2pmatbas.t . . 3 𝑇 = (𝑁 matToPolyMat 𝑅)
2 mat2pmatbas.a . . 3 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
3 mat2pmatbas.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝐴)
4 mat2pmatbas.p . . 3 𝑃 = (Poly1𝑅)
5 mat2pmatbas.c . . 3 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
6 mat2pmatbas0.h . . 3 𝐻 = (Base‘𝐶)
71, 2, 3, 4, 5, 6mat2pmatf 20759 . 2 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑇:𝐵𝐻)
8 simpl 475 . . . . . . . . . 10 ((𝑥𝐵𝑦𝐵) → 𝑥𝐵)
98anim2i 595 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑥𝐵))
10 df-3an 1071 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑥𝐵) ↔ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑥𝐵))
119, 10sylibr 224 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑥𝐵))
12 eqid 2769 . . . . . . . . 9 (algSc‘𝑃) = (algSc‘𝑃)
131, 2, 3, 4, 12mat2pmatvalel 20756 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑥𝐵) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖(𝑇𝑥)𝑗) = ((algSc‘𝑃)‘(𝑖𝑥𝑗)))
1411, 13sylan 490 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖(𝑇𝑥)𝑗) = ((algSc‘𝑃)‘(𝑖𝑥𝑗)))
15 simpr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝑥𝐵𝑦𝐵) → 𝑦𝐵)
1615anim2i 595 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑦𝐵))
17 df-3an 1071 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑦𝐵) ↔ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑦𝐵))
1816, 17sylibr 224 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑦𝐵))
191, 2, 3, 4, 12mat2pmatvalel 20756 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖(𝑇𝑦)𝑗) = ((algSc‘𝑃)‘(𝑖𝑦𝑗)))
2018, 19sylan 490 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖(𝑇𝑦)𝑗) = ((algSc‘𝑃)‘(𝑖𝑦𝑗)))
2114, 20eqeq12d 2784 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → ((𝑖(𝑇𝑥)𝑗) = (𝑖(𝑇𝑦)𝑗) ↔ ((algSc‘𝑃)‘(𝑖𝑥𝑗)) = ((algSc‘𝑃)‘(𝑖𝑦𝑗))))
22 eqid 2769 . . . . . . . . 9 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
23 eqid 2769 . . . . . . . . 9 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
244, 12, 22, 23ply1sclf1 19880 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → (algSc‘𝑃):(Base‘𝑅)–1-1→(Base‘𝑃))
2524ad3antlr 766 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (algSc‘𝑃):(Base‘𝑅)–1-1→(Base‘𝑃))
26 simprl 808 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → 𝑖𝑁)
27 simprr 810 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → 𝑗𝑁)
28 simplrl 816 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → 𝑥𝐵)
292, 22, 3, 26, 27, 28matecld 20455 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖𝑥𝑗) ∈ (Base‘𝑅))
30 simplrr 817 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → 𝑦𝐵)
312, 22, 3, 26, 27, 30matecld 20455 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖𝑦𝑗) ∈ (Base‘𝑅))
32 f1veqaeq 6655 . . . . . . 7 (((algSc‘𝑃):(Base‘𝑅)–1-1→(Base‘𝑃) ∧ ((𝑖𝑥𝑗) ∈ (Base‘𝑅) ∧ (𝑖𝑦𝑗) ∈ (Base‘𝑅))) → (((algSc‘𝑃)‘(𝑖𝑥𝑗)) = ((algSc‘𝑃)‘(𝑖𝑦𝑗)) → (𝑖𝑥𝑗) = (𝑖𝑦𝑗)))
3325, 29, 31, 32syl12anc 1472 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (((algSc‘𝑃)‘(𝑖𝑥𝑗)) = ((algSc‘𝑃)‘(𝑖𝑦𝑗)) → (𝑖𝑥𝑗) = (𝑖𝑦𝑗)))
3421, 33sylbid 230 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → ((𝑖(𝑇𝑥)𝑗) = (𝑖(𝑇𝑦)𝑗) → (𝑖𝑥𝑗) = (𝑖𝑦𝑗)))
3534ralimdvva 3111 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → (∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖(𝑇𝑥)𝑗) = (𝑖(𝑇𝑦)𝑗) → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑥𝑗) = (𝑖𝑦𝑗)))
361, 2, 3, 4, 5, 6mat2pmatbas0 20758 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑥𝐵) → (𝑇𝑥) ∈ 𝐻)
3711, 36syl 17 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → (𝑇𝑥) ∈ 𝐻)
381, 2, 3, 4, 5, 6mat2pmatbas0 20758 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑦𝐵) → (𝑇𝑦) ∈ 𝐻)
3918, 38syl 17 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → (𝑇𝑦) ∈ 𝐻)
405, 6eqmat 20453 . . . . 5 (((𝑇𝑥) ∈ 𝐻 ∧ (𝑇𝑦) ∈ 𝐻) → ((𝑇𝑥) = (𝑇𝑦) ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖(𝑇𝑥)𝑗) = (𝑖(𝑇𝑦)𝑗)))
4137, 39, 40syl2anc 693 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → ((𝑇𝑥) = (𝑇𝑦) ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖(𝑇𝑥)𝑗) = (𝑖(𝑇𝑦)𝑗)))
422, 3eqmat 20453 . . . . 5 ((𝑥𝐵𝑦𝐵) → (𝑥 = 𝑦 ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑥𝑗) = (𝑖𝑦𝑗)))
4342adantl 474 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → (𝑥 = 𝑦 ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑥𝑗) = (𝑖𝑦𝑗)))
4435, 41, 433imtr4d 283 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → ((𝑇𝑥) = (𝑇𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
4544ralrimivva 3118 . 2 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ((𝑇𝑥) = (𝑇𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
46 dff13 6653 . 2 (𝑇:𝐵1-1𝐻 ↔ (𝑇:𝐵𝐻 ∧ ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ((𝑇𝑥) = (𝑇𝑦) → 𝑥 = 𝑦)))
477, 45, 46sylanbrc 698 1 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑇:𝐵1-1𝐻)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 383   ∧ w3a 1069   = wceq 1629   ∈ wcel 2143  ∀wral 3059  ⟶wf 6026  –1-1→wf1 6027  ‘cfv 6030  (class class class)co 6791  Fincfn 8107  Basecbs 16070  Ringcrg 18761  algSccascl 19532  Poly1cpl1 19768   Mat cmat 20436   matToPolyMat cmat2pmat 20735 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1868  ax-4 1883  ax-5 1989  ax-6 2055  ax-7 2091  ax-8 2145  ax-9 2152  ax-10 2172  ax-11 2188  ax-12 2201  ax-13 2406  ax-ext 2749  ax-rep 4901  ax-sep 4911  ax-nul 4919  ax-pow 4970  ax-pr 5033  ax-un 7094  ax-inf2 8700  ax-cnex 10192  ax-resscn 10193  ax-1cn 10194  ax-icn 10195  ax-addcl 10196  ax-addrcl 10197  ax-mulcl 10198  ax-mulrcl 10199  ax-mulcom 10200  ax-addass 10201  ax-mulass 10202  ax-distr 10203  ax-i2m1 10204  ax-1ne0 10205  ax-1rid 10206  ax-rnegex 10207  ax-rrecex 10208  ax-cnre 10209  ax-pre-lttri 10210  ax-pre-lttrn 10211  ax-pre-ltadd 10212  ax-pre-mulgt0 10213 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1070  df-3an 1071  df-tru 1632  df-ex 1851  df-nf 1856  df-sb 2048  df-eu 2620  df-mo 2621  df-clab 2756  df-cleq 2762  df-clel 2765  df-nfc 2900  df-ne 2942  df-nel 3045  df-ral 3064  df-rex 3065  df-reu 3066  df-rmo 3067  df-rab 3068  df-v 3350  df-sbc 3585  df-csb 3680  df-dif 3723  df-un 3725  df-in 3727  df-ss 3734  df-pss 3736  df-nul 4061  df-if 4223  df-pw 4296  df-sn 4314  df-pr 4316  df-tp 4318  df-op 4320  df-ot 4322  df-uni 4572  df-int 4609  df-iun 4653  df-iin 4654  df-br 4784  df-opab 4844  df-mpt 4861  df-tr 4884  df-id 5156  df-eprel 5161  df-po 5169  df-so 5170  df-fr 5207  df-se 5208  df-we 5209  df-xp 5254  df-rel 5255  df-cnv 5256  df-co 5257  df-dm 5258  df-rn 5259  df-res 5260  df-ima 5261  df-pred 5822  df-ord 5868  df-on 5869  df-lim 5870  df-suc 5871  df-iota 5993  df-fun 6032  df-fn 6033  df-f 6034  df-f1 6035  df-fo 6036  df-f1o 6037  df-fv 6038  df-isom 6039  df-riota 6752  df-ov 6794  df-oprab 6795  df-mpt2 6796  df-of 7042  df-ofr 7043  df-om 7211  df-1st 7313  df-2nd 7314  df-supp 7445  df-wrecs 7557  df-recs 7619  df-rdg 7657  df-1o 7711  df-2o 7712  df-oadd 7715  df-er 7894  df-map 8009  df-pm 8010  df-ixp 8061  df-en 8108  df-dom 8109  df-sdom 8110  df-fin 8111  df-fsupp 8430  df-sup 8502  df-oi 8569  df-card 8963  df-pnf 10276  df-mnf 10277  df-xr 10278  df-ltxr 10279  df-le 10280  df-sub 10468  df-neg 10469  df-nn 11221  df-2 11279  df-3 11280  df-4 11281  df-5 11282  df-6 11283  df-7 11284  df-8 11285  df-9 11286  df-n0 11493  df-z 11578  df-dec 11694  df-uz 11888  df-fz 12533  df-fzo 12673  df-seq 13009  df-hash 13325  df-struct 16072  df-ndx 16073  df-slot 16074  df-base 16076  df-sets 16077  df-ress 16078  df-plusg 16168  df-mulr 16169  df-sca 16171  df-vsca 16172  df-ip 16173  df-tset 16174  df-ple 16175  df-ds 16178  df-hom 16180  df-cco 16181  df-0g 16316  df-gsum 16317  df-prds 16322  df-pws 16324  df-mre 16460  df-mrc 16461  df-acs 16463  df-mgm 17456  df-sgrp 17498  df-mnd 17509  df-mhm 17549  df-submnd 17550  df-grp 17639  df-minusg 17640  df-sbg 17641  df-mulg 17755  df-subg 17805  df-ghm 17872  df-cntz 17963  df-cmn 18408  df-abl 18409  df-mgp 18704  df-ur 18716  df-ring 18763  df-subrg 18994  df-lmod 19081  df-lss 19149  df-sra 19393  df-rgmod 19394  df-ascl 19535  df-psr 19577  df-mvr 19578  df-mpl 19579  df-opsr 19581  df-psr1 19771  df-vr1 19772  df-ply1 19773  df-coe1 19774  df-dsmm 20299  df-frlm 20314  df-mat 20437  df-mat2pmat 20738 This theorem is referenced by:  m2cpmf1  20774
 Copyright terms: Public domain W3C validator