Theorem cpmadugsum 20683

Description: The product of the characteristic matrix of a given matrix and its adjunct represented as an infinite sum. (Contributed by AV, 10-Nov-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
cpmadugsum.a	|- A = ( N Mat R )
cpmadugsum.b	|- B = ( Base ` A )
cpmadugsum.p	|- P = (Poly1 ` R )
cpmadugsum.y	|- Y = ( N Mat P )
cpmadugsum.t	|- T = ( N matToPolyMat R )
cpmadugsum.x	|- X = (var1 ` R )
cpmadugsum.e	|- .^ = (.g ` (mulGrp ` P ) )
cpmadugsum.m	|- .x. = ( .s ` Y )
cpmadugsum.r	|- .X. = ( .r ` Y )
cpmadugsum.1	|- .1. = ( 1r ` Y )
cpmadugsum.g	|- .+ = ( +g ` Y )
cpmadugsum.s	|- .- = ( -g ` Y )
cpmadugsum.i	|- I = ( ( X .x. .1. ) .- ( T ` M ) )
cpmadugsum.j	|- J = ( N maAdju P )
cpmadugsum.0	|- .0. = ( 0g ` Y )
cpmadugsum.g2	|- G = ( n e. NN0 |-> if ( n = 0 , ( .0. .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) , if ( n = ( s + 1 ) , ( T ` ( b ` s ) ) , if ( ( s + 1 ) < n , .0. , ( ( T ` ( b ` ( n - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` n ) ) ) ) ) ) ) )

Assertion

Ref	Expression
cpmadugsum	|- ( ( N e. Fin /\ R e. CRing /\ M e. B ) -> E. s e. NN E. b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ( I .X. ( J ` I ) ) = ( Y gsumg ( i e. NN0 |-> ( ( i .^ X ) .x. ( G ` i ) ) ) ) )

Distinct variable groups:   B, i   i, M   i, N   R, i   i, X   i, Y   .X. , i   .x. , i   .1. , i   i, b, s, T   .^ , i   .- , i   A, b, n, s   B, b, n, s   I, b, i, n, s   J, b, i, n, s   M, b, n, s   N, b, n, s   P, i, n   R, b, n, s   T, b, n, s   X, b, n, s   Y, b, n, s   .^ , n, s, b   .x. , b, n, s   i, G   .X. , n   .0. , n   .- , n

Allowed substitution hints:   A( i)   P( s, b)   .+ ( i, n, s, b)   .X. ( s, b)   .1. ( n, s, b)   G( n, s, b)   .- ( s, b)   .0. ( i, s, b)

Proof of Theorem cpmadugsum

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cpmadugsum.a	. . 3 |- A = ( N Mat R )
2		cpmadugsum.b	. . 3 |- B = ( Base ` A )
3		cpmadugsum.p	. . 3 |- P = (Poly1 ` R )
4		cpmadugsum.y	. . 3 |- Y = ( N Mat P )
5		cpmadugsum.t	. . 3 |- T = ( N matToPolyMat R )
6		cpmadugsum.x	. . 3 |- X = (var1 ` R )
7		cpmadugsum.e	. . 3 |- .^ = (.g ` (mulGrp ` P ) )
8		cpmadugsum.m	. . 3 |- .x. = ( .s ` Y )
9		cpmadugsum.r	. . 3 |- .X. = ( .r ` Y )
10		cpmadugsum.1	. . 3 |- .1. = ( 1r ` Y )
11		cpmadugsum.g	. . 3 |- .+ = ( +g ` Y )
12		cpmadugsum.s	. . 3 |- .- = ( -g ` Y )
13		cpmadugsum.i	. . 3 |- I = ( ( X .x. .1. ) .- ( T ` M ) )
14		cpmadugsum.j	. . 3 |- J = ( N maAdju P )
15	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14	cpmadugsumfi 20682	. 2 |- ( ( N e. Fin /\ R e. CRing /\ M e. B ) -> E. s e. NN E. b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ( I .X. ( J ` I ) ) = ( ( Y gsumg ( i e. ( 1 ... s ) |-> ( ( i .^ X ) .x. ( ( T ` ( b ` ( i - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` i ) ) ) ) ) ) ) .+ ( ( ( ( s + 1 ) .^ X ) .x. ( T ` ( b ` s ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) ) )
16		simpr 477	. . . . 5 |- ( ( ( ( N e. Fin /\ R e. CRing /\ M e. B ) /\ ( s e. NN /\ b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ) ) /\ ( I .X. ( J ` I ) ) = ( ( Y gsumg ( i e. ( 1 ... s ) |-> ( ( i .^ X ) .x. ( ( T ` ( b ` ( i - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` i ) ) ) ) ) ) ) .+ ( ( ( ( s + 1 ) .^ X ) .x. ( T ` ( b ` s ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) ) ) -> ( I .X. ( J ` I ) ) = ( ( Y gsumg ( i e. ( 1 ... s ) |-> ( ( i .^ X ) .x. ( ( T ` ( b ` ( i - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` i ) ) ) ) ) ) ) .+ ( ( ( ( s + 1 ) .^ X ) .x. ( T ` ( b ` s ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) ) )
17		cpmadugsum.0	. . . . . . . 8 |- .0. = ( 0g ` Y )
18		cpmadugsum.g2	. . . . . . . 8 |- G = ( n e. NN0 |-> if ( n = 0 , ( .0. .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) , if ( n = ( s + 1 ) , ( T ` ( b ` s ) ) , if ( ( s + 1 ) < n , .0. , ( ( T ` ( b ` ( n - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` n ) ) ) ) ) ) ) )
19	1, 2, 3, 4, 9, 12, 17, 5, 18, 6, 8, 7, 11	chfacfscmulgsum 20665	. . . . . . 7 |- ( ( ( N e. Fin /\ R e. CRing /\ M e. B ) /\ ( s e. NN /\ b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ) ) -> ( Y gsumg ( i e. NN0 |-> ( ( i .^ X ) .x. ( G ` i ) ) ) ) = ( ( Y gsumg ( i e. ( 1 ... s ) |-> ( ( i .^ X ) .x. ( ( T ` ( b ` ( i - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` i ) ) ) ) ) ) ) .+ ( ( ( ( s + 1 ) .^ X ) .x. ( T ` ( b ` s ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) ) )
20	19	eqcomd 2628	. . . . . 6 |- ( ( ( N e. Fin /\ R e. CRing /\ M e. B ) /\ ( s e. NN /\ b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ) ) -> ( ( Y gsumg ( i e. ( 1 ... s ) |-> ( ( i .^ X ) .x. ( ( T ` ( b ` ( i - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` i ) ) ) ) ) ) ) .+ ( ( ( ( s + 1 ) .^ X ) .x. ( T ` ( b ` s ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) ) = ( Y gsumg ( i e. NN0 |-> ( ( i .^ X ) .x. ( G ` i ) ) ) ) )
21	20	adantr 481	. . . . 5 |- ( ( ( ( N e. Fin /\ R e. CRing /\ M e. B ) /\ ( s e. NN /\ b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ) ) /\ ( I .X. ( J ` I ) ) = ( ( Y gsumg ( i e. ( 1 ... s ) |-> ( ( i .^ X ) .x. ( ( T ` ( b ` ( i - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` i ) ) ) ) ) ) ) .+ ( ( ( ( s + 1 ) .^ X ) .x. ( T ` ( b ` s ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) ) ) -> ( ( Y gsumg ( i e. ( 1 ... s ) |-> ( ( i .^ X ) .x. ( ( T ` ( b ` ( i - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` i ) ) ) ) ) ) ) .+ ( ( ( ( s + 1 ) .^ X ) .x. ( T ` ( b ` s ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) ) = ( Y gsumg ( i e. NN0 |-> ( ( i .^ X ) .x. ( G ` i ) ) ) ) )
22	16, 21	eqtrd 2656	. . . 4 |- ( ( ( ( N e. Fin /\ R e. CRing /\ M e. B ) /\ ( s e. NN /\ b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ) ) /\ ( I .X. ( J ` I ) ) = ( ( Y gsumg ( i e. ( 1 ... s ) |-> ( ( i .^ X ) .x. ( ( T ` ( b ` ( i - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` i ) ) ) ) ) ) ) .+ ( ( ( ( s + 1 ) .^ X ) .x. ( T ` ( b ` s ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) ) ) -> ( I .X. ( J ` I ) ) = ( Y gsumg ( i e. NN0 |-> ( ( i .^ X ) .x. ( G ` i ) ) ) ) )
23	22	ex 450	. . 3 |- ( ( ( N e. Fin /\ R e. CRing /\ M e. B ) /\ ( s e. NN /\ b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ) ) -> ( ( I .X. ( J ` I ) ) = ( ( Y gsumg ( i e. ( 1 ... s ) |-> ( ( i .^ X ) .x. ( ( T ` ( b ` ( i - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` i ) ) ) ) ) ) ) .+ ( ( ( ( s + 1 ) .^ X ) .x. ( T ` ( b ` s ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) ) -> ( I .X. ( J ` I ) ) = ( Y gsumg ( i e. NN0 |-> ( ( i .^ X ) .x. ( G ` i ) ) ) ) ) )
24	23	reximdvva 3019	. 2 |- ( ( N e. Fin /\ R e. CRing /\ M e. B ) -> ( E. s e. NN E. b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ( I .X. ( J ` I ) ) = ( ( Y gsumg ( i e. ( 1 ... s ) |-> ( ( i .^ X ) .x. ( ( T ` ( b ` ( i - 1 ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` i ) ) ) ) ) ) ) .+ ( ( ( ( s + 1 ) .^ X ) .x. ( T ` ( b ` s ) ) ) .- ( ( T ` M ) .X. ( T ` ( b ` 0 ) ) ) ) ) -> E. s e. NN E. b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ( I .X. ( J ` I ) ) = ( Y gsumg ( i e. NN0 |-> ( ( i .^ X ) .x. ( G ` i ) ) ) ) ) )
25	15, 24	mpd 15	1 |- ( ( N e. Fin /\ R e. CRing /\ M e. B ) -> E. s e. NN E. b e. ( B ^m ( 0 ... s ) ) ( I .X. ( J ` I ) ) = ( Y gsumg ( i e. NN0 |-> ( ( i .^ X ) .x. ( G ` i ) ) ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 384   /\ w3a 1037   = wceq 1483   e. wcel 1990   E.wrex 2913   ifcif 4086   class class class wbr 4653   |-> cmpt 4729   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   ^m cmap 7857   Fincfn 7955   0cc0 9936   1c1 9937   + caddc 9939   < clt 10074   - cmin 10266   NNcn 11020   NN0cn0 11292   ...cfz 12326   Basecbs 15857   +g cplusg 15941   .rcmulr 15942   .scvsca 15945   0gc0g 16100   gsum_g cgsu 16101   -gcsg 17424  ._gcmg 17540  mulGrpcmgp 18489   1rcur 18501   CRingccrg 18548  var₁cv1 19546  Poly₁cpl1 19547   Mat cmat 20213   maAdju cmadu 20438   matToPolyMat cmat2pmat 20509

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-addf 10015  ax-mulf 10016

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-xor 1465  df-tru 1486  df-fal 1489  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-ot 4186  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-iin 4523  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-se 5074  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-isom 5897  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-of 6897  df-ofr 6898  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-supp 7296  df-tpos 7352  df-cur 7393  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-2o 7561  df-oadd 7564  df-er 7742  df-map 7859  df-pm 7860  df-ixp 7909  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-fsupp 8276  df-sup 8348  df-oi 8415  df-card 8765  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-4 11081  df-5 11082  df-6 11083  df-7 11084  df-8 11085  df-9 11086  df-n0 11293  df-xnn0 11364  df-z 11378  df-dec 11494  df-uz 11688  df-rp 11833  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-seq 12802  df-exp 12861  df-hash 13118  df-word 13299  df-lsw 13300  df-concat 13301  df-s1 13302  df-substr 13303  df-splice 13304  df-reverse 13305  df-s2 13593  df-struct 15859  df-ndx 15860  df-slot 15861  df-base 15863  df-sets 15864  df-ress 15865  df-plusg 15954  df-mulr 15955  df-starv 15956  df-sca 15957  df-vsca 15958  df-ip 15959  df-tset 15960  df-ple 15961  df-ds 15964  df-unif 15965  df-hom 15966  df-cco 15967  df-0g 16102  df-gsum 16103  df-prds 16108  df-pws 16110  df-mre 16246  df-mrc 16247  df-acs 16249  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-mhm 17335  df-submnd 17336  df-grp 17425  df-minusg 17426  df-sbg 17427  df-mulg 17541  df-subg 17591  df-ghm 17658  df-gim 17701  df-cntz 17750  df-oppg 17776  df-symg 17798  df-pmtr 17862  df-psgn 17911  df-cmn 18195  df-abl 18196  df-mgp 18490  df-ur 18502  df-srg 18506  df-ring 18549  df-cring 18550  df-oppr 18623  df-dvdsr 18641  df-unit 18642  df-invr 18672  df-dvr 18683  df-rnghom 18715  df-drng 18749  df-subrg 18778  df-lmod 18865  df-lss 18933  df-sra 19172  df-rgmod 19173  df-assa 19312  df-ascl 19314  df-psr 19356  df-mvr 19357  df-mpl 19358  df-opsr 19360  df-psr1 19550  df-vr1 19551  df-ply1 19552  df-coe1 19553  df-cnfld 19747  df-zring 19819  df-zrh 19852  df-dsmm 20076  df-frlm 20091  df-mamu 20190  df-mat 20214  df-mdet 20391  df-madu 20440  df-mat2pmat 20512  df-decpmat 20568

This theorem is referenced by:  cpmidgsum2  20684  cpmadumatpoly  20688