Theorem: Matrix.derivative_det_one_add_X_smul
File: Mathlib/LinearAlgebra/Matrix/Charpoly/Coeff.lean

tactic: let e := Matrix.reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
state_before: R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
⊢ eval 0 (derivative (1 + X • M.map ⇑C).det) = M.trace
state_after: R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ eval 0 (derivative (1 + X • M.map ⇑C).det) = M.trace

tactic: rw [← Matrix.det_reindexLinearEquiv_self R[X] (Fintype.equivFin n)]
state_before: R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ eval 0 (derivative (1 + X • M.map ⇑C).det) = M.trace
state_after: R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ eval 0
      (derivative ((reindexLinearEquiv R[X] R[X] (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)) (1 + X • M.map ⇑C)).det) =
    M.trace

tactic: convert derivative_det_one_add_X_smul_aux (e M)
state_before: R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ eval 0
      (derivative ((reindexLinearEquiv R[X] R[X] (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)) (1 + X • M.map ⇑C)).det) =
    M.trace
state_after: case h.e'_2.h.e'_4.h.e'_6.h.e'_6
R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ (reindexLinearEquiv R[X] R[X] (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)) (1 + X • M.map ⇑C) = 1 + X • (e M).map ⇑C

case h.e'_3
R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ M.trace = (e M).trace

tactic: ext
state_before: case h.e'_2.h.e'_4.h.e'_6.h.e'_6
R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ (reindexLinearEquiv R[X] R[X] (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)) (1 + X • M.map ⇑C) = 1 + X • (e M).map ⇑C
state_after: case h.e'_2.h.e'_4.h.e'_6.h.e'_6.a.a
R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
i✝ j✝ : Fin (Fintype.card n)
n✝ : ℕ
⊢ ((reindexLinearEquiv R[X] R[X] (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)) (1 + X • M.map ⇑C) i✝ j✝).coeff n✝ =
    ((1 + X • (e M).map ⇑C) i✝ j✝).coeff n✝

tactic: simp [e]
state_before: case h.e'_2.h.e'_4.h.e'_6.h.e'_6.a.a
R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
i✝ j✝ : Fin (Fintype.card n)
n✝ : ℕ
⊢ ((reindexLinearEquiv R[X] R[X] (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)) (1 + X • M.map ⇑C) i✝ j✝).coeff n✝ =
    ((1 + X • (e M).map ⇑C) i✝ j✝).coeff n✝
state_after: no goals

tactic: delta trace
state_before: case h.e'_3
R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ M.trace = (e M).trace
state_after: case h.e'_3
R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ ∑ i : n, M.diag i = ∑ i : Fin (Fintype.card n), (e M).diag i

tactic: rw [← (Fintype.equivFin n).symm.sum_comp]
state_before: case h.e'_3
R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ ∑ i : n, M.diag i = ∑ i : Fin (Fintype.card n), (e M).diag i
state_after: case h.e'_3
R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ ∑ i : Fin (Fintype.card n), M.diag ((Fintype.equivFin n).symm i) = ∑ i : Fin (Fintype.card n), (e M).diag i

tactic: rfl
state_before: case h.e'_3
R : Type u
inst✝³ : CommRing R
n G : Type v
inst✝² : DecidableEq n
inst✝¹ : Fintype n
α β : Type v
inst✝ : DecidableEq α
M✝ M : Matrix n n R
e : Matrix n n R ≃ₗ[R] Matrix (Fin (Fintype.card n)) (Fin (Fintype.card n)) R :=
  reindexLinearEquiv R R (Fintype.equivFin n) (Fintype.equivFin n)
⊢ ∑ i : Fin (Fintype.card n), M.diag ((Fintype.equivFin n).symm i) = ∑ i : Fin (Fintype.card n), (e M).diag i
state_after: no goals