Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  mat1dimscm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem mat1dimscm 20329
 Description: The scalar multiplication in the algebra of matrices with dimension 1. (Contributed by AV, 16-Aug-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
mat1dim.a 𝐴 = ({𝐸} Mat 𝑅)
mat1dim.b 𝐵 = (Base‘𝑅)
mat1dim.o 𝑂 = ⟨𝐸, 𝐸
Assertion
Ref Expression
mat1dimscm (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (𝑋( ·𝑠𝐴){⟨𝑂, 𝑌⟩}) = {⟨𝑂, (𝑋(.r𝑅)𝑌)⟩})

Proof of Theorem mat1dimscm
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mat1dim.o . . . . . . . . . . 11 𝑂 = ⟨𝐸, 𝐸
2 opex 4962 . . . . . . . . . . 11 𝐸, 𝐸⟩ ∈ V
31, 2eqeltri 2726 . . . . . . . . . 10 𝑂 ∈ V
43a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝑌𝐵𝑂 ∈ V)
54anim2i 592 . . . . . . . 8 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → (𝑋𝐵𝑂 ∈ V))
65ancomd 466 . . . . . . 7 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → (𝑂 ∈ V ∧ 𝑋𝐵))
7 fnsng 5976 . . . . . . 7 ((𝑂 ∈ V ∧ 𝑋𝐵) → {⟨𝑂, 𝑋⟩} Fn {𝑂})
86, 7syl 17 . . . . . 6 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → {⟨𝑂, 𝑋⟩} Fn {𝑂})
98adantl 481 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → {⟨𝑂, 𝑋⟩} Fn {𝑂})
10 xpsng 6446 . . . . . . . 8 ((𝑂 ∈ V ∧ 𝑋𝐵) → ({𝑂} × {𝑋}) = {⟨𝑂, 𝑋⟩})
116, 10syl 17 . . . . . . 7 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → ({𝑂} × {𝑋}) = {⟨𝑂, 𝑋⟩})
1211adantl 481 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ({𝑂} × {𝑋}) = {⟨𝑂, 𝑋⟩})
1312fneq1d 6019 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (({𝑂} × {𝑋}) Fn {𝑂} ↔ {⟨𝑂, 𝑋⟩} Fn {𝑂}))
149, 13mpbird 247 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ({𝑂} × {𝑋}) Fn {𝑂})
15 xpsng 6446 . . . . . . . . 9 ((𝐸𝑉𝐸𝑉) → ({𝐸} × {𝐸}) = {⟨𝐸, 𝐸⟩})
161sneqi 4221 . . . . . . . . 9 {𝑂} = {⟨𝐸, 𝐸⟩}
1715, 16syl6eqr 2703 . . . . . . . 8 ((𝐸𝑉𝐸𝑉) → ({𝐸} × {𝐸}) = {𝑂})
1817anidms 678 . . . . . . 7 (𝐸𝑉 → ({𝐸} × {𝐸}) = {𝑂})
1918ad2antlr 763 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ({𝐸} × {𝐸}) = {𝑂})
2019xpeq1d 5172 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋}) = ({𝑂} × {𝑋}))
2120fneq1d 6019 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋}) Fn {𝑂} ↔ ({𝑂} × {𝑋}) Fn {𝑂}))
2214, 21mpbird 247 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋}) Fn {𝑂})
233a1i 11 . . . . 5 (𝑋𝐵𝑂 ∈ V)
24 fnsng 5976 . . . . 5 ((𝑂 ∈ V ∧ 𝑌𝐵) → {⟨𝑂, 𝑌⟩} Fn {𝑂})
2523, 24sylan 487 . . . 4 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → {⟨𝑂, 𝑌⟩} Fn {𝑂})
2625adantl 481 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → {⟨𝑂, 𝑌⟩} Fn {𝑂})
27 snex 4938 . . . 4 {𝑂} ∈ V
2827a1i 11 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → {𝑂} ∈ V)
29 inidm 3855 . . 3 ({𝑂} ∩ {𝑂}) = {𝑂}
30 elsni 4227 . . . . 5 (𝑥 ∈ {𝑂} → 𝑥 = 𝑂)
31 fveq2 6229 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑂 → ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋})‘𝑥) = ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋})‘𝑂))
3215anidms 678 . . . . . . . . . . . 12 (𝐸𝑉 → ({𝐸} × {𝐸}) = {⟨𝐸, 𝐸⟩})
3332ad2antlr 763 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ({𝐸} × {𝐸}) = {⟨𝐸, 𝐸⟩})
3433xpeq1d 5172 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋}) = ({⟨𝐸, 𝐸⟩} × {𝑋}))
352a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑌𝐵 → ⟨𝐸, 𝐸⟩ ∈ V)
3635anim2i 592 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → (𝑋𝐵 ∧ ⟨𝐸, 𝐸⟩ ∈ V))
3736ancomd 466 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → (⟨𝐸, 𝐸⟩ ∈ V ∧ 𝑋𝐵))
38 xpsng 6446 . . . . . . . . . . . . 13 ((⟨𝐸, 𝐸⟩ ∈ V ∧ 𝑋𝐵) → ({⟨𝐸, 𝐸⟩} × {𝑋}) = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑋⟩})
391eqcomi 2660 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝐸, 𝐸⟩ = 𝑂
4039opeq1i 4436 . . . . . . . . . . . . . 14 ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑋⟩ = ⟨𝑂, 𝑋
4140sneqi 4221 . . . . . . . . . . . . 13 {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑋⟩} = {⟨𝑂, 𝑋⟩}
4238, 41syl6eq 2701 . . . . . . . . . . . 12 ((⟨𝐸, 𝐸⟩ ∈ V ∧ 𝑋𝐵) → ({⟨𝐸, 𝐸⟩} × {𝑋}) = {⟨𝑂, 𝑋⟩})
4337, 42syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → ({⟨𝐸, 𝐸⟩} × {𝑋}) = {⟨𝑂, 𝑋⟩})
4443adantl 481 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ({⟨𝐸, 𝐸⟩} × {𝑋}) = {⟨𝑂, 𝑋⟩})
4534, 44eqtrd 2685 . . . . . . . . 9 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋}) = {⟨𝑂, 𝑋⟩})
4645fveq1d 6231 . . . . . . . 8 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋})‘𝑂) = ({⟨𝑂, 𝑋⟩}‘𝑂))
47 fvsng 6488 . . . . . . . . . 10 ((𝑂 ∈ V ∧ 𝑋𝐵) → ({⟨𝑂, 𝑋⟩}‘𝑂) = 𝑋)
486, 47syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → ({⟨𝑂, 𝑋⟩}‘𝑂) = 𝑋)
4948adantl 481 . . . . . . . 8 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ({⟨𝑂, 𝑋⟩}‘𝑂) = 𝑋)
5046, 49eqtrd 2685 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋})‘𝑂) = 𝑋)
5131, 50sylan9eq 2705 . . . . . 6 ((𝑥 = 𝑂 ∧ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵))) → ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋})‘𝑥) = 𝑋)
5251ex 449 . . . . 5 (𝑥 = 𝑂 → (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋})‘𝑥) = 𝑋))
5330, 52syl 17 . . . 4 (𝑥 ∈ {𝑂} → (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋})‘𝑥) = 𝑋))
5453impcom 445 . . 3 ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) ∧ 𝑥 ∈ {𝑂}) → ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋})‘𝑥) = 𝑋)
55 fveq2 6229 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑂 → ({⟨𝑂, 𝑌⟩}‘𝑥) = ({⟨𝑂, 𝑌⟩}‘𝑂))
56 fvsng 6488 . . . . . . . . 9 ((𝑂 ∈ V ∧ 𝑌𝐵) → ({⟨𝑂, 𝑌⟩}‘𝑂) = 𝑌)
5723, 56sylan 487 . . . . . . . 8 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → ({⟨𝑂, 𝑌⟩}‘𝑂) = 𝑌)
5857adantl 481 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ({⟨𝑂, 𝑌⟩}‘𝑂) = 𝑌)
5955, 58sylan9eq 2705 . . . . . 6 ((𝑥 = 𝑂 ∧ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵))) → ({⟨𝑂, 𝑌⟩}‘𝑥) = 𝑌)
6059ex 449 . . . . 5 (𝑥 = 𝑂 → (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ({⟨𝑂, 𝑌⟩}‘𝑥) = 𝑌))
6130, 60syl 17 . . . 4 (𝑥 ∈ {𝑂} → (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ({⟨𝑂, 𝑌⟩}‘𝑥) = 𝑌))
6261impcom 445 . . 3 ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) ∧ 𝑥 ∈ {𝑂}) → ({⟨𝑂, 𝑌⟩}‘𝑥) = 𝑌)
6322, 26, 28, 28, 29, 54, 62offval 6946 . 2 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋}) ∘𝑓 (.r𝑅){⟨𝑂, 𝑌⟩}) = (𝑥 ∈ {𝑂} ↦ (𝑋(.r𝑅)𝑌)))
64 simprl 809 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → 𝑋𝐵)
65 simpr 476 . . . . . 6 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → 𝑌𝐵)
6665anim2i 592 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ 𝑌𝐵))
67 df-3an 1056 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉𝑌𝐵) ↔ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ 𝑌𝐵))
6866, 67sylibr 224 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉𝑌𝐵))
69 mat1dim.a . . . . 5 𝐴 = ({𝐸} Mat 𝑅)
70 mat1dim.b . . . . 5 𝐵 = (Base‘𝑅)
7169, 70, 1mat1dimbas 20326 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉𝑌𝐵) → {⟨𝑂, 𝑌⟩} ∈ (Base‘𝐴))
7268, 71syl 17 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → {⟨𝑂, 𝑌⟩} ∈ (Base‘𝐴))
73 eqid 2651 . . . 4 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
74 eqid 2651 . . . 4 ( ·𝑠𝐴) = ( ·𝑠𝐴)
75 eqid 2651 . . . 4 (.r𝑅) = (.r𝑅)
76 eqid 2651 . . . 4 ({𝐸} × {𝐸}) = ({𝐸} × {𝐸})
7769, 73, 70, 74, 75, 76matvsca2 20282 . . 3 ((𝑋𝐵 ∧ {⟨𝑂, 𝑌⟩} ∈ (Base‘𝐴)) → (𝑋( ·𝑠𝐴){⟨𝑂, 𝑌⟩}) = ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋}) ∘𝑓 (.r𝑅){⟨𝑂, 𝑌⟩}))
7864, 72, 77syl2anc 694 . 2 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (𝑋( ·𝑠𝐴){⟨𝑂, 𝑌⟩}) = ((({𝐸} × {𝐸}) × {𝑋}) ∘𝑓 (.r𝑅){⟨𝑂, 𝑌⟩}))
79 3anass 1059 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑋𝐵𝑌𝐵) ↔ (𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)))
8079biimpri 218 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑋𝐵𝑌𝐵))
8180adantlr 751 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑋𝐵𝑌𝐵))
8270, 75ringcl 18607 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑋𝐵𝑌𝐵) → (𝑋(.r𝑅)𝑌) ∈ 𝐵)
8381, 82syl 17 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (𝑋(.r𝑅)𝑌) ∈ 𝐵)
84 fmptsn 6474 . . 3 ((𝑂 ∈ V ∧ (𝑋(.r𝑅)𝑌) ∈ 𝐵) → {⟨𝑂, (𝑋(.r𝑅)𝑌)⟩} = (𝑥 ∈ {𝑂} ↦ (𝑋(.r𝑅)𝑌)))
853, 83, 84sylancr 696 . 2 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → {⟨𝑂, (𝑋(.r𝑅)𝑌)⟩} = (𝑥 ∈ {𝑂} ↦ (𝑋(.r𝑅)𝑌)))
8663, 78, 853eqtr4d 2695 1 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵)) → (𝑋( ·𝑠𝐴){⟨𝑂, 𝑌⟩}) = {⟨𝑂, (𝑋(.r𝑅)𝑌)⟩})
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   ∧ w3a 1054   = wceq 1523   ∈ wcel 2030  Vcvv 3231  {csn 4210  ⟨cop 4216   ↦ cmpt 4762   × cxp 5141   Fn wfn 5921  ‘cfv 5926  (class class class)co 6690   ∘𝑓 cof 6937  Basecbs 15904  .rcmulr 15989   ·𝑠 cvsca 15992  Ringcrg 18593   Mat cmat 20261 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-ot 4219  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-of 6939  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-supp 7341  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-oadd 7609  df-er 7787  df-map 7901  df-ixp 7951  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-fsupp 8317  df-sup 8389  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-4 11119  df-5 11120  df-6 11121  df-7 11122  df-8 11123  df-9 11124  df-n0 11331  df-z 11416  df-dec 11532  df-uz 11726  df-fz 12365  df-struct 15906  df-ndx 15907  df-slot 15908  df-base 15910  df-sets 15911  df-ress 15912  df-plusg 16001  df-mulr 16002  df-sca 16004  df-vsca 16005  df-ip 16006  df-tset 16007  df-ple 16008  df-ds 16011  df-hom 16013  df-cco 16014  df-0g 16149  df-prds 16155  df-pws 16157  df-mgm 17289  df-sgrp 17331  df-mnd 17342  df-mgp 18536  df-ring 18595  df-sra 19220  df-rgmod 19221  df-dsmm 20124  df-frlm 20139  df-mat 20262 This theorem is referenced by:  mat1scmat  20393
 Copyright terms: Public domain W3C validator