Theorem mavmulsolcl 21154

Description: Every solution of the equation 𝐴∗𝑋 = 𝑌 for a matrix 𝐴 and a vector 𝐵 is a vector. (Contributed by AV, 27-Feb-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
mavmuldm.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
mavmuldm.c	⊢ 𝐶 = (𝐵 ↑m (𝑀 × 𝑁))
mavmuldm.d	⊢ 𝐷 = (𝐵 ↑m 𝑁)
mavmuldm.t	⊢ · = (𝑅 maVecMul ⟨𝑀, 𝑁⟩)
mavmulsolcl.e	⊢ 𝐸 = (𝐵 ↑m 𝑀)

Assertion

Ref	Expression
mavmulsolcl	⊢ (((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸)) → ((𝐴 · 𝑋) = 𝑌 → 𝑋 ∈ 𝐷))

Proof of Theorem mavmulsolcl

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2a1 28	. 2 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐷 → (((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸)) → ((𝐴 · 𝑋) = 𝑌 → 𝑋 ∈ 𝐷)))
2		simpl 485	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸) → 𝑅 ∈ 𝑉)
3	2	adantl 484	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸)) → 𝑅 ∈ 𝑉)
4		simpl1 1187	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸)) → 𝑀 ∈ Fin)
5		simpl2 1188	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸)) → 𝑁 ∈ Fin)
6	3, 4, 5	3jca 1124	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸)) → (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin))
7	6	adantl 484	. . . . . 6 ⊢ ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin))
8		mavmuldm.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
9		mavmuldm.c	. . . . . . 7 ⊢ 𝐶 = (𝐵 ↑m (𝑀 × 𝑁))
10		mavmuldm.d	. . . . . . 7 ⊢ 𝐷 = (𝐵 ↑m 𝑁)
11		mavmuldm.t	. . . . . . 7 ⊢ · = (𝑅 maVecMul ⟨𝑀, 𝑁⟩)
12	8, 9, 10, 11	mavmuldm 21153	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin) → dom · = (𝐶 × 𝐷))
13	7, 12	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → dom · = (𝐶 × 𝐷))
14		simpl 485	. . . . . 6 ⊢ ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → ¬ 𝑋 ∈ 𝐷)
15	14	intnand 491	. . . . 5 ⊢ ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → ¬ (𝐴 ∈ 𝐶 ∧ 𝑋 ∈ 𝐷))
16		ndmovg 7325	. . . . 5 ⊢ ((dom · = (𝐶 × 𝐷) ∧ ¬ (𝐴 ∈ 𝐶 ∧ 𝑋 ∈ 𝐷)) → (𝐴 · 𝑋) = ∅)
17	13, 15, 16	syl2anc 586	. . . 4 ⊢ ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → (𝐴 · 𝑋) = ∅)
18		eqeq1 2825	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 · 𝑋) = ∅ → ((𝐴 · 𝑋) = 𝑌 ↔ ∅ = 𝑌))
19		elmapi 8422	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑌 ∈ (𝐵 ↑m 𝑀) → 𝑌:𝑀⟶𝐵)
20		f0dom0 6558	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑌:𝑀⟶𝐵 → (𝑀 = ∅ ↔ 𝑌 = ∅))
21	20	biimprd 250	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑌:𝑀⟶𝐵 → (𝑌 = ∅ → 𝑀 = ∅))
22	21	necon3d 3037	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑌:𝑀⟶𝐵 → (𝑀 ≠ ∅ → 𝑌 ≠ ∅))
23	22	com12 32	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑀 ≠ ∅ → (𝑌:𝑀⟶𝐵 → 𝑌 ≠ ∅))
24	23	3ad2ant3 1131	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) → (𝑌:𝑀⟶𝐵 → 𝑌 ≠ ∅))
25	24	com12 32	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑌:𝑀⟶𝐵 → ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) → 𝑌 ≠ ∅))
26	25	a1d 25	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑌:𝑀⟶𝐵 → (𝑅 ∈ 𝑉 → ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) → 𝑌 ≠ ∅)))
27	19, 26	syl 17	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑌 ∈ (𝐵 ↑m 𝑀) → (𝑅 ∈ 𝑉 → ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) → 𝑌 ≠ ∅)))
28		mavmulsolcl.e	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐸 = (𝐵 ↑m 𝑀)
29	27, 28	eleq2s 2931	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑌 ∈ 𝐸 → (𝑅 ∈ 𝑉 → ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) → 𝑌 ≠ ∅)))
30	29	impcom 410	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸) → ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) → 𝑌 ≠ ∅))
31	30	impcom 410	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸)) → 𝑌 ≠ ∅)
32		eqneqall 3027	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑌 = ∅ → (𝑌 ≠ ∅ → 𝑋 ∈ 𝐷))
33	31, 32	syl5com 31	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸)) → (𝑌 = ∅ → 𝑋 ∈ 𝐷))
34	33	adantl 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → (𝑌 = ∅ → 𝑋 ∈ 𝐷))
35	34	com12 32	. . . . . . 7 ⊢ (𝑌 = ∅ → ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → 𝑋 ∈ 𝐷))
36	35	eqcoms 2829	. . . . . 6 ⊢ (∅ = 𝑌 → ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → 𝑋 ∈ 𝐷))
37	18, 36	syl6bi 255	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 · 𝑋) = ∅ → ((𝐴 · 𝑋) = 𝑌 → ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → 𝑋 ∈ 𝐷)))
38	37	com23 86	. . . 4 ⊢ ((𝐴 · 𝑋) = ∅ → ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → ((𝐴 · 𝑋) = 𝑌 → 𝑋 ∈ 𝐷)))
39	17, 38	mpcom 38	. . 3 ⊢ ((¬ 𝑋 ∈ 𝐷 ∧ ((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸))) → ((𝐴 · 𝑋) = 𝑌 → 𝑋 ∈ 𝐷))
40	39	ex 415	. 2 ⊢ (¬ 𝑋 ∈ 𝐷 → (((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸)) → ((𝐴 · 𝑋) = 𝑌 → 𝑋 ∈ 𝐷)))
41	1, 40	pm2.61i 184	1 ⊢ (((𝑀 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑀 ≠ ∅) ∧ (𝑅 ∈ 𝑉 ∧ 𝑌 ∈ 𝐸)) → ((𝐴 · 𝑋) = 𝑌 → 𝑋 ∈ 𝐷))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 398   ∧ w3a 1083   = wceq 1533   ∈ wcel 2110   ≠ wne 3016  ∅c0 4291  ⟨cop 4567   × cxp 5548  dom cdm 5550  ⟶wf 6346  ‘cfv 6350  (class class class)co 7150   ↑_m cmap 8400  Fincfn 8503  Basecbs 16477   maVecMul cmvmul 21143

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2156  ax-12 2172  ax-ext 2793  ax-rep 5183  ax-sep 5196  ax-nul 5203  ax-pow 5259  ax-pr 5322  ax-un 7455

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3an 1085  df-tru 1536  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rab 3147  df-v 3497  df-sbc 3773  df-csb 3884  df-dif 3939  df-un 3941  df-in 3943  df-ss 3952  df-nul 4292  df-if 4468  df-pw 4541  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4833  df-iun 4914  df-br 5060  df-opab 5122  df-mpt 5140  df-id 5455  df-xp 5556  df-rel 5557  df-cnv 5558  df-co 5559  df-dm 5560  df-rn 5561  df-res 5562  df-ima 5563  df-iota 6309  df-fun 6352  df-fn 6353  df-f 6354  df-f1 6355  df-fo 6356  df-f1o 6357  df-fv 6358  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-map 8402  df-mvmul 21144

This theorem is referenced by:  slesolvec  21282  cramerimplem2  21287