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

Theorem mpt2matmul 20470
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 2771 . . . . . . 7 (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩) = (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)
53, 4matmulr 20461 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅𝑉) → (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩) = (.r𝐴))
6 mpt2matmul.m . . . . . 6 × = (.r𝐴)
75, 6syl6eqr 2823 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅𝑉) → (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩) = × )
87oveqd 6810 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅𝑉) → (𝑋(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑌) = (𝑋 × 𝑌))
98eqcomd 2777 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅𝑉) → (𝑋 × 𝑌) = (𝑋(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑌))
101, 2, 9syl2anc 573 . 2 (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) = (𝑋(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑌))
11 eqid 2771 . . 3 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
12 mpt2matmul.t . . 3 · = (.r𝑅)
13 mpt2matmul.x . . . . 5 𝑋 = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐶)
14 eqid 2771 . . . . . 6 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
15 mpt2matmul.c . . . . . . 7 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝐶𝐵)
16 mpt2matmul.b . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘𝑅)
1715, 16syl6eleq 2860 . . . . . 6 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝐶 ∈ (Base‘𝑅))
183, 11, 14, 1, 2, 17matbas2d 20446 . . . . 5 (𝜑 → (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐶) ∈ (Base‘𝐴))
1913, 18syl5eqel 2854 . . . 4 (𝜑𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
203, 11matbas2 20444 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅𝑉) → ((Base‘𝑅) ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)) = (Base‘𝐴))
211, 2, 20syl2anc 573 . . . 4 (𝜑 → ((Base‘𝑅) ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)) = (Base‘𝐴))
2219, 21eleqtrrd 2853 . . 3 (𝜑𝑋 ∈ ((Base‘𝑅) ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)))
23 mpt2matmul.y . . . . 5 𝑌 = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐸)
24 mpt2matmul.e . . . . . . 7 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝐸𝐵)
2524, 16syl6eleq 2860 . . . . . 6 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝐸 ∈ (Base‘𝑅))
263, 11, 14, 1, 2, 25matbas2d 20446 . . . . 5 (𝜑 → (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐸) ∈ (Base‘𝐴))
2723, 26syl5eqel 2854 . . . 4 (𝜑𝑌 ∈ (Base‘𝐴))
2827, 21eleqtrrd 2853 . . 3 (𝜑𝑌 ∈ ((Base‘𝑅) ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)))
294, 11, 12, 2, 1, 1, 1, 22, 28mamuval 20409 . 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 2103 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑖 = 𝑘𝑘 = 𝑖)
32 equcom 2103 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 = 𝑚𝑚 = 𝑗)
3331, 32anbi12i 612 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚) ↔ (𝑘 = 𝑖𝑚 = 𝑗))
34 mpt2matmul.d . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑘 = 𝑖𝑚 = 𝑗)) → 𝐷 = 𝐶)
3533, 34sylan2b 581 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚)) → 𝐷 = 𝐶)
3635eqcomd 2777 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚)) → 𝐶 = 𝐷)
3736ex 397 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚) → 𝐶 = 𝐷))
38373ad2ant1 1127 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) → ((𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚) → 𝐶 = 𝐷))
3938adantr 466 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → ((𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚) → 𝐶 = 𝐷))
4039imp 393 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) ∧ (𝑖 = 𝑘𝑗 = 𝑚)) → 𝐶 = 𝐷)
41 simpl2 1229 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝑘𝑁)
42 simpr 471 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝑚𝑁)
43 simpl1 1227 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝜑)
44 mpt2matmul.1 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑘𝑁𝑚𝑁) → 𝐷𝑈)
4543, 41, 42, 44syl3anc 1476 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝐷𝑈)
4630, 40, 41, 42, 45ovmpt2d 6935 . . . . . 6 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → (𝑘𝑋𝑚) = 𝐷)
4723a1i 11 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝑌 = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝐸))
48 equcomi 2102 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑖 = 𝑚𝑚 = 𝑖)
49 equcomi 2102 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑗 = 𝑙𝑙 = 𝑗)
5048, 49anim12i 600 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙) → (𝑚 = 𝑖𝑙 = 𝑗))
51 mpt2matmul.f . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 = 𝑖𝑙 = 𝑗)) → 𝐹 = 𝐸)
5250, 51sylan2 580 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙)) → 𝐹 = 𝐸)
5352ex 397 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙) → 𝐹 = 𝐸))
54533ad2ant1 1127 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) → ((𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙) → 𝐹 = 𝐸))
5554adantr 466 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → ((𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙) → 𝐹 = 𝐸))
5655imp 393 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) ∧ (𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙)) → 𝐹 = 𝐸)
5756eqcomd 2777 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) ∧ (𝑖 = 𝑚𝑗 = 𝑙)) → 𝐸 = 𝐹)
58 simpl3 1231 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝑙𝑁)
59 mpt2matmul.2 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑚𝑁𝑙𝑁) → 𝐹𝑊)
6043, 42, 58, 59syl3anc 1476 . . . . . . 7 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → 𝐹𝑊)
6147, 57, 42, 58, 60ovmpt2d 6935 . . . . . 6 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → (𝑚𝑌𝑙) = 𝐹)
6246, 61oveq12d 6811 . . . . 5 (((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) ∧ 𝑚𝑁) → ((𝑘𝑋𝑚) · (𝑚𝑌𝑙)) = (𝐷 · 𝐹))
6362mpteq2dva 4878 . . . 4 ((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) → (𝑚𝑁 ↦ ((𝑘𝑋𝑚) · (𝑚𝑌𝑙))) = (𝑚𝑁 ↦ (𝐷 · 𝐹)))
6463oveq2d 6809 . . 3 ((𝜑𝑘𝑁𝑙𝑁) → (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ ((𝑘𝑋𝑚) · (𝑚𝑌𝑙)))) = (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ (𝐷 · 𝐹))))
6564mpt2eq3dva 6866 . 2 (𝜑 → (𝑘𝑁, 𝑙𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ ((𝑘𝑋𝑚) · (𝑚𝑌𝑙))))) = (𝑘𝑁, 𝑙𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ (𝐷 · 𝐹)))))
6610, 29, 653eqtrd 2809 1 (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) = (𝑘𝑁, 𝑙𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑚𝑁 ↦ (𝐷 · 𝐹)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382  w3a 1071   = wceq 1631  wcel 2145  cotp 4324  cmpt 4863   × cxp 5247  cfv 6031  (class class class)co 6793  cmpt2 6795  𝑚 cmap 8009  Fincfn 8109  Basecbs 16064  .rcmulr 16150   Σg cgsu 16309   maMul cmmul 20406   Mat cmat 20430
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4904  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-1cn 10196  ax-icn 10197  ax-addcl 10198  ax-addrcl 10199  ax-mulcl 10200  ax-mulrcl 10201  ax-mulcom 10202  ax-addass 10203  ax-mulass 10204  ax-distr 10205  ax-i2m1 10206  ax-1ne0 10207  ax-1rid 10208  ax-rnegex 10209  ax-rrecex 10210  ax-cnre 10211  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213  ax-pre-ltadd 10214  ax-pre-mulgt0 10215
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 835  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-ot 4325  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-riota 6754  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-om 7213  df-1st 7315  df-2nd 7316  df-supp 7447  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-1o 7713  df-oadd 7717  df-er 7896  df-map 8011  df-ixp 8063  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113  df-fsupp 8432  df-sup 8504  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-sub 10470  df-neg 10471  df-nn 11223  df-2 11281  df-3 11282  df-4 11283  df-5 11284  df-6 11285  df-7 11286  df-8 11287  df-9 11288  df-n0 11495  df-z 11580  df-dec 11696  df-uz 11889  df-fz 12534  df-struct 16066  df-ndx 16067  df-slot 16068  df-base 16070  df-sets 16071  df-ress 16072  df-plusg 16162  df-mulr 16163  df-sca 16165  df-vsca 16166  df-ip 16167  df-tset 16168  df-ple 16169  df-ds 16172  df-hom 16174  df-cco 16175  df-0g 16310  df-prds 16316  df-pws 16318  df-sra 19387  df-rgmod 19388  df-dsmm 20293  df-frlm 20308  df-mamu 20407  df-mat 20431
This theorem is referenced by:  mat2pmatmul  20756
  Copyright terms: Public domain W3C validator