MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  mpt2matmul Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem mpt2matmul 20192
Description: Multiplication of two N x N matrices given in maps-to notation. (Contributed by AV, 29-Oct-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
mpt2matmul.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
mpt2matmul.b 𝐵 = (Base‘𝑅)
mpt2matmul.m × = (.r𝐴)
mpt2matmul.t · = (.r𝑅)
mpt2matmul.r (𝜑𝑅𝑉)
mpt2matmul.n (𝜑𝑁 ∈ Fin)
mpt2matmul.x 𝑋 = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐶)
mpt2matmul.y 𝑌 = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐸)
mpt2matmul.c ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝐶𝐵)
mpt2matmul.e ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝐸𝐵)
mpt2matmul.d ((𝜑 ∧ (𝑘 = 𝑖𝑚 = 𝑗)) → 𝐷 = 𝐶)
mpt2matmul.f ((𝜑 ∧ (𝑚 = 𝑖𝑙 = 𝑗)) → 𝐹 = 𝐸)
mpt2matmul.1 ((𝜑𝑘𝑁𝑚𝑁) → 𝐷𝑈)
mpt2matmul.2 ((𝜑𝑚𝑁𝑙𝑁) → 𝐹𝑊)
Assertion
Ref Expression
mpt2matmul (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) = (𝑘𝑁, 𝑙𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ (𝐷 · 𝐹)))))
Distinct variable groups:   𝐷,𝑖,𝑗   𝑖,𝐹,𝑗   𝑖,𝑁,𝑗,𝑘,𝑙,𝑚   𝑅,𝑖,𝑗,𝑘,𝑙,𝑚   𝑘,𝑋,𝑙,𝑚   𝑘,𝑌,𝑙,𝑚   𝜑,𝑖,𝑗,𝑘,𝑙,𝑚   · ,𝑘,𝑙
Allowed substitution hints:   𝐴(𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑙)   𝐵(𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑙)   𝐶(𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑙)   𝐷(𝑘,𝑚,𝑙)   · (𝑖,𝑗,𝑚)   × (𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑙)   𝑈(𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑙)   𝐸(𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑙)   𝐹(𝑘,𝑚,𝑙)   𝑉(𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑙)   𝑊(𝑖,𝑗,𝑘,𝑚,𝑙)   𝑋(𝑖,𝑗)   𝑌(𝑖,𝑗)

Proof of Theorem mpt2matmul
StepHypRef Expression
1 mpt2matmul.n . . 3 (𝜑𝑁 ∈ Fin)
2 mpt2matmul.r . . 3 (𝜑𝑅𝑉)
3 mpt2matmul.a . . . . . . 7 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
4 eqid 2621 . . . . . . 7 (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩) = (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)
53, 4matmulr 20184 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅𝑉) → (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩) = (.r𝐴))
6 mpt2matmul.m . . . . . 6 × = (.r𝐴)
75, 6syl6eqr 2673 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅𝑉) → (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩) = × )
87oveqd 6632 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅𝑉) → (𝑋(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑌) = (𝑋 × 𝑌))
98eqcomd 2627 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅𝑉) → (𝑋 × 𝑌) = (𝑋(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑌))
101, 2, 9syl2anc 692 . 2 (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) = (𝑋(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑌))
11 eqid 2621 . . 3 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
12 mpt2matmul.t . . 3 · = (.r𝑅)
13 mpt2matmul.x . . . . 5 𝑋 = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐶)
14 eqid 2621 . . . . . 6 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
15 mpt2matmul.c . . . . . . 7 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝐶𝐵)
16 mpt2matmul.b . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘𝑅)
1715, 16syl6eleq 2708 . . . . . 6 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝐶 ∈ (Base‘𝑅))
183, 11, 14, 1, 2, 17matbas2d 20169 . . . . 5 (𝜑 → (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐶) ∈ (Base‘𝐴))
1913, 18syl5eqel 2702 . . . 4 (𝜑𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
203, 11matbas2 20167 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅𝑉) → ((Base‘𝑅) ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)) = (Base‘𝐴))
211, 2, 20syl2anc 692 . . . 4 (𝜑 → ((Base‘𝑅) ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)) = (Base‘𝐴))
2219, 21eleqtrrd 2701 . . 3 (𝜑𝑋 ∈ ((Base‘𝑅) ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)))
23 mpt2matmul.y . . . . 5 𝑌 = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐸)
24 mpt2matmul.e . . . . . . 7 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝐸𝐵)
2524, 16syl6eleq 2708 . . . . . 6 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝐸 ∈ (Base‘𝑅))
263, 11, 14, 1, 2, 25matbas2d 20169 . . . . 5 (𝜑 → (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐸) ∈ (Base‘𝐴))
2723, 26syl5eqel 2702 . . . 4 (𝜑𝑌 ∈ (Base‘𝐴))
2827, 21eleqtrrd 2701 . . 3 (𝜑𝑌 ∈ ((Base‘𝑅) ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)))
294, 11, 12, 2, 1, 1, 1, 22, 28mamuval 20132 . 2 (𝜑 → (𝑋(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑌) = (𝑘𝑁, 𝑙𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ ((𝑘𝑋𝑚) · (𝑚𝑌𝑙))))))
3013a1i 11 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝑋 = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐶))
31 equcom 1942 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑖 = 𝑘𝑘 = 𝑖)
32 equcom 1942 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 = 𝑚𝑚 = 𝑗)
3331, 32anbi12i 732 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚) ↔ (𝑘 = 𝑖𝑚 = 𝑗))
34 mpt2matmul.d . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑘 = 𝑖𝑚 = 𝑗)) → 𝐷 = 𝐶)
3533, 34sylan2b 492 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚)) → 𝐷 = 𝐶)
3635eqcomd 2627 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚)) → 𝐶 = 𝐷)
3736ex 450 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚) → 𝐶 = 𝐷))
38373ad2ant1 1080 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) → ((𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚) → 𝐶 = 𝐷))
3938adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → ((𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚) → 𝐶 = 𝐷))
4039imp 445 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) ∧ (𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚)) → 𝐶 = 𝐷)
41 simpl2 1063 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝑘𝑁)
42 simpr 477 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝑚𝑁)
43 simpl1 1062 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝜑)
44 mpt2matmul.1 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘𝑁𝑚𝑁) → 𝐷𝑈)
4543, 41, 42, 44syl3anc 1323 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝐷𝑈)
4630, 40, 41, 42, 45ovmpt2d 6753 . . . . . 6 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → (𝑘𝑋𝑚) = 𝐷)
4723a1i 11 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝑌 = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐸))
48 equcomi 1941 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑖 = 𝑚𝑚 = 𝑖)
49 equcomi 1941 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 = 𝑙𝑙 = 𝑗)
5048, 49anim12i 589 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙) → (𝑚 = 𝑖𝑙 = 𝑗))
51 mpt2matmul.f . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 = 𝑖𝑙 = 𝑗)) → 𝐹 = 𝐸)
5250, 51sylan2 491 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙)) → 𝐹 = 𝐸)
5352ex 450 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙) → 𝐹 = 𝐸))
54533ad2ant1 1080 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) → ((𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙) → 𝐹 = 𝐸))
5554adantr 481 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → ((𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙) → 𝐹 = 𝐸))
5655imp 445 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) ∧ (𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙)) → 𝐹 = 𝐸)
5756eqcomd 2627 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) ∧ (𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙)) → 𝐸 = 𝐹)
58 simpl3 1064 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝑙𝑁)
59 mpt2matmul.2 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑚𝑁𝑙𝑁) → 𝐹𝑊)
6043, 42, 58, 59syl3anc 1323 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝐹𝑊)
6147, 57, 42, 58, 60ovmpt2d 6753 . . . . . 6 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → (𝑚𝑌𝑙) = 𝐹)
6246, 61oveq12d 6633 . . . . 5 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → ((𝑘𝑋𝑚) · (𝑚𝑌𝑙)) = (𝐷 · 𝐹))
6362mpteq2dva 4714 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) → (𝑚𝑁 ↦ ((𝑘𝑋𝑚) · (𝑚𝑌𝑙))) = (𝑚𝑁 ↦ (𝐷 · 𝐹)))
6463oveq2d 6631 . . 3 ((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) → (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ ((𝑘𝑋𝑚) · (𝑚𝑌𝑙)))) = (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ (𝐷 · 𝐹))))
6564mpt2eq3dva 6684 . 2 (𝜑 → (𝑘𝑁, 𝑙𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ ((𝑘𝑋𝑚) · (𝑚𝑌𝑙))))) = (𝑘𝑁, 𝑙𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ (𝐷 · 𝐹)))))
6610, 29, 653eqtrd 2659 1 (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) = (𝑘𝑁, 𝑙𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ (𝐷 · 𝐹)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  cotp 4163  cmpt 4683   × cxp 5082  cfv 5857  (class class class)co 6615  cmpt2 6617  𝑚 cmap 7817  Fincfn 7915  Basecbs 15800  .rcmulr 15882   Σg cgsu 16041   maMul cmmul 20129   Mat cmat 20153
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4741  ax-sep 4751  ax-nul 4759  ax-pow 4813  ax-pr 4877  ax-un 6914  ax-cnex 9952  ax-resscn 9953  ax-1cn 9954  ax-icn 9955  ax-addcl 9956  ax-addrcl 9957  ax-mulcl 9958  ax-mulrcl 9959  ax-mulcom 9960  ax-addass 9961  ax-mulass 9962  ax-distr 9963  ax-i2m1 9964  ax-1ne0 9965  ax-1rid 9966  ax-rnegex 9967  ax-rrecex 9968  ax-cnre 9969  ax-pre-lttri 9970  ax-pre-lttrn 9971  ax-pre-ltadd 9972  ax-pre-mulgt0 9973
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2913  df-rex 2914  df-reu 2915  df-rab 2917  df-v 3192  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3898  df-if 4065  df-pw 4138  df-sn 4156  df-pr 4158  df-tp 4160  df-op 4162  df-ot 4164  df-uni 4410  df-int 4448  df-iun 4494  df-br 4624  df-opab 4684  df-mpt 4685  df-tr 4723  df-eprel 4995  df-id 4999  df-po 5005  df-so 5006  df-fr 5043  df-we 5045  df-xp 5090  df-rel 5091  df-cnv 5092  df-co 5093  df-dm 5094  df-rn 5095  df-res 5096  df-ima 5097  df-pred 5649  df-ord 5695  df-on 5696  df-lim 5697  df-suc 5698  df-iota 5820  df-fun 5859  df-fn 5860  df-f 5861  df-f1 5862  df-fo 5863  df-f1o 5864  df-fv 5865  df-riota 6576  df-ov 6618  df-oprab 6619  df-mpt2 6620  df-om 7028  df-1st 7128  df-2nd 7129  df-supp 7256  df-wrecs 7367  df-recs 7428  df-rdg 7466  df-1o 7520  df-oadd 7524  df-er 7702  df-map 7819  df-ixp 7869  df-en 7916  df-dom 7917  df-sdom 7918  df-fin 7919  df-fsupp 8236  df-sup 8308  df-pnf 10036  df-mnf 10037  df-xr 10038  df-ltxr 10039  df-le 10040  df-sub 10228  df-neg 10229  df-nn 10981  df-2 11039  df-3 11040  df-4 11041  df-5 11042  df-6 11043  df-7 11044  df-8 11045  df-9 11046  df-n0 11253  df-z 11338  df-dec 11454  df-uz 11648  df-fz 12285  df-struct 15802  df-ndx 15803  df-slot 15804  df-base 15805  df-sets 15806  df-ress 15807  df-plusg 15894  df-mulr 15895  df-sca 15897  df-vsca 15898  df-ip 15899  df-tset 15900  df-ple 15901  df-ds 15904  df-hom 15906  df-cco 15907  df-0g 16042  df-prds 16048  df-pws 16050  df-sra 19112  df-rgmod 19113  df-dsmm 20016  df-frlm 20031  df-mamu 20130  df-mat 20154
This theorem is referenced by:  mat2pmatmul  20476
  Copyright terms: Public domain W3C validator