Theorem: Matrix.det_eq_sum_mul_adjugate_row
File: Mathlib/LinearAlgebra/Matrix/Adjugate.lean

tactic: haveI : Nonempty n := ⟨i⟩
state_before: m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i
state_after: m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i

tactic: obtain ⟨n', hn'⟩ := Nat.exists_eq_succ_of_ne_zero (Fintype.card_ne_zero : Fintype.card n ≠ 0)
state_before: m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i
state_after: case intro
m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i

tactic: obtain ⟨e⟩ := Fintype.truncEquivFinOfCardEq hn'
state_before: case intro
m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i
state_after: case intro.mk
m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i

tactic: let A' := reindex e e A
state_before: case intro.mk
m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i
state_after: case intro.mk
m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
A' : Matrix (Fin n'.succ) (Fin n'.succ) α := (reindex e e) A
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i

tactic: suffices det A' = ∑ j : Fin n'.succ, A' (e i) j * adjugate A' j (e i) by
  simp_rw [A', det_reindex_self, adjugate_reindex, reindex_apply, submatrix_apply, ← e.sum_comp,
    Equiv.symm_apply_apply] at this
  exact this
state_before: case intro.mk
m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
A' : Matrix (Fin n'.succ) (Fin n'.succ) α := (reindex e e) A
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i
state_after: case intro.mk
m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
A' : Matrix (Fin n'.succ) (Fin n'.succ) α := (reindex e e) A
⊢ A'.det = ∑ j : Fin n'.succ, A' (e i) j * A'.adjugate j (e i)

tactic: rw [det_succ_row A' (e i)]
state_before: case intro.mk
m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
A' : Matrix (Fin n'.succ) (Fin n'.succ) α := (reindex e e) A
⊢ A'.det = ∑ j : Fin n'.succ, A' (e i) j * A'.adjugate j (e i)
state_after: case intro.mk
m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
A' : Matrix (Fin n'.succ) (Fin n'.succ) α := (reindex e e) A
⊢ ∑ j : Fin n'.succ, (-1) ^ (↑(e i) + ↑j) * A' (e i) j * (A'.submatrix (e i).succAbove j.succAbove).det =
    ∑ j : Fin n'.succ, A' (e i) j * A'.adjugate j (e i)

tactic: simp_rw [mul_assoc, mul_left_comm _ (A' _ _), ← adjugate_fin_succ_eq_det_submatrix]
state_before: case intro.mk
m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
A' : Matrix (Fin n'.succ) (Fin n'.succ) α := (reindex e e) A
⊢ ∑ j : Fin n'.succ, (-1) ^ (↑(e i) + ↑j) * A' (e i) j * (A'.submatrix (e i).succAbove j.succAbove).det =
    ∑ j : Fin n'.succ, A' (e i) j * A'.adjugate j (e i)
state_after: no goals

tactic: simp_rw [A', det_reindex_self, adjugate_reindex, reindex_apply, submatrix_apply, ← e.sum_comp,
  Equiv.symm_apply_apply] at this
state_before: m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this✝ : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
A' : Matrix (Fin n'.succ) (Fin n'.succ) α := (reindex e e) A
this : A'.det = ∑ j : Fin n'.succ, A' (e i) j * A'.adjugate j (e i)
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i
state_after: m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this✝ : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
A' : Matrix (Fin n'.succ) (Fin n'.succ) α := (reindex e e) A
this : A.det = ∑ x : n, A i x * A.adjugate x i
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i

tactic: exact this
state_before: m : Type u
n : Type v
α : Type w
inst✝⁴ : DecidableEq n
inst✝³ : Fintype n
inst✝² : DecidableEq m
inst✝¹ : Fintype m
inst✝ : CommRing α
A : Matrix n n α
i : n
this✝ : Nonempty n
n' : ℕ
hn' : Fintype.card n = n'.succ
x✝ : Trunc (n ≃ Fin n'.succ)
e : n ≃ Fin n'.succ
A' : Matrix (Fin n'.succ) (Fin n'.succ) α := (reindex e e) A
this : A.det = ∑ x : n, A i x * A.adjugate x i
⊢ A.det = ∑ j : n, A i j * A.adjugate j i
state_after: no goals