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

Theorem slesolinv 20408
Description: The solution of a system of linear equations represented by a matrix with a unit as determinant is the multiplication of the inverse of the matrix with the right-hand side vector. (Contributed by AV, 10-Feb-2019.) (Revised by AV, 28-Feb-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
slesolex.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
slesolex.b 𝐵 = (Base‘𝐴)
slesolex.v 𝑉 = ((Base‘𝑅) ↑𝑚 𝑁)
slesolex.x · = (𝑅 maVecMul ⟨𝑁, 𝑁⟩)
slesolex.d 𝐷 = (𝑁 maDet 𝑅)
slesolinv.i 𝐼 = (invr𝐴)
Assertion
Ref Expression
slesolinv (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → 𝑍 = ((𝐼𝑋) · 𝑌))

Proof of Theorem slesolinv
StepHypRef Expression
1 slesolex.a . . 3 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
2 eqid 2621 . . 3 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
3 slesolex.x . . 3 · = (𝑅 maVecMul ⟨𝑁, 𝑁⟩)
4 crngring 18482 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
54adantl 482 . . . 4 ((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) → 𝑅 ∈ Ring)
653ad2ant1 1080 . . 3 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → 𝑅 ∈ Ring)
7 slesolex.b . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘𝐴)
81, 7matrcl 20140 . . . . . 6 (𝑋𝐵 → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ V))
98simpld 475 . . . . 5 (𝑋𝐵𝑁 ∈ Fin)
109adantr 481 . . . 4 ((𝑋𝐵𝑌𝑉) → 𝑁 ∈ Fin)
11103ad2ant2 1081 . . 3 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → 𝑁 ∈ Fin)
124anim2i 592 . . . . . . 7 ((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) → (𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ Ring))
1312anim1i 591 . . . . . 6 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉)) → ((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉)))
14133adant3 1079 . . . . 5 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → ((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉)))
15 simpr 477 . . . . . 6 (((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌) → (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)
16153ad2ant3 1082 . . . . 5 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)
17 slesolex.v . . . . . 6 𝑉 = ((Base‘𝑅) ↑𝑚 𝑁)
181, 7, 17, 3slesolvec 20407 . . . . 5 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉)) → ((𝑋 · 𝑍) = 𝑌𝑍𝑉))
1914, 16, 18sylc 65 . . . 4 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → 𝑍𝑉)
2019, 17syl6eleq 2708 . . 3 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → 𝑍 ∈ ((Base‘𝑅) ↑𝑚 𝑁))
21 eqid 2621 . . 3 (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩) = (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)
225, 10anim12ci 590 . . . . . 6 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring))
23223adant3 1079 . . . . 5 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring))
241matring 20171 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐴 ∈ Ring)
2523, 24syl 17 . . . 4 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → 𝐴 ∈ Ring)
26 slesolex.d . . . . . . . . . 10 𝐷 = (𝑁 maDet 𝑅)
27 eqid 2621 . . . . . . . . . 10 (Unit‘𝐴) = (Unit‘𝐴)
28 eqid 2621 . . . . . . . . . 10 (Unit‘𝑅) = (Unit‘𝑅)
291, 26, 7, 27, 28matunit 20406 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑋𝐵) → (𝑋 ∈ (Unit‘𝐴) ↔ (𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅)))
3029bicomd 213 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑋𝐵) → ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ↔ 𝑋 ∈ (Unit‘𝐴)))
3130ad2ant2lr 783 . . . . . . 7 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉)) → ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ↔ 𝑋 ∈ (Unit‘𝐴)))
3231biimpd 219 . . . . . 6 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉)) → ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) → 𝑋 ∈ (Unit‘𝐴)))
3332adantrd 484 . . . . 5 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉)) → (((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌) → 𝑋 ∈ (Unit‘𝐴)))
34333impia 1258 . . . 4 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → 𝑋 ∈ (Unit‘𝐴))
35 slesolinv.i . . . . 5 𝐼 = (invr𝐴)
36 eqid 2621 . . . . 5 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
3727, 35, 36ringinvcl 18600 . . . 4 ((𝐴 ∈ Ring ∧ 𝑋 ∈ (Unit‘𝐴)) → (𝐼𝑋) ∈ (Base‘𝐴))
3825, 34, 37syl2anc 692 . . 3 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → (𝐼𝑋) ∈ (Base‘𝐴))
397eleq2i 2690 . . . . . 6 (𝑋𝐵𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
4039biimpi 206 . . . . 5 (𝑋𝐵𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
4140adantr 481 . . . 4 ((𝑋𝐵𝑌𝑉) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
42413ad2ant2 1081 . . 3 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
431, 2, 3, 6, 11, 20, 21, 38, 42mavmulass 20277 . 2 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → (((𝐼𝑋)(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑋) · 𝑍) = ((𝐼𝑋) · (𝑋 · 𝑍)))
44 simpr 477 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) → 𝑅 ∈ CRing)
4544, 10anim12ci 590 . . . . . . . 8 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing))
46453adant3 1079 . . . . . . 7 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing))
471, 21matmulr 20166 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ CRing) → (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩) = (.r𝐴))
4846, 47syl 17 . . . . . 6 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩) = (.r𝐴))
4948oveqd 6624 . . . . 5 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → ((𝐼𝑋)(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑋) = ((𝐼𝑋)(.r𝐴)𝑋))
50 eqid 2621 . . . . . . 7 (.r𝐴) = (.r𝐴)
51 eqid 2621 . . . . . . 7 (1r𝐴) = (1r𝐴)
5227, 35, 50, 51unitlinv 18601 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Ring ∧ 𝑋 ∈ (Unit‘𝐴)) → ((𝐼𝑋)(.r𝐴)𝑋) = (1r𝐴))
5325, 34, 52syl2anc 692 . . . . 5 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → ((𝐼𝑋)(.r𝐴)𝑋) = (1r𝐴))
5449, 53eqtrd 2655 . . . 4 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → ((𝐼𝑋)(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑋) = (1r𝐴))
5554oveq1d 6622 . . 3 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → (((𝐼𝑋)(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑋) · 𝑍) = ((1r𝐴) · 𝑍))
561, 2, 3, 6, 11, 201mavmul 20276 . . 3 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → ((1r𝐴) · 𝑍) = 𝑍)
5755, 56eqtrd 2655 . 2 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → (((𝐼𝑋)(𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑁, 𝑁⟩)𝑋) · 𝑍) = 𝑍)
58 oveq2 6615 . . . 4 ((𝑋 · 𝑍) = 𝑌 → ((𝐼𝑋) · (𝑋 · 𝑍)) = ((𝐼𝑋) · 𝑌))
5958adantl 482 . . 3 (((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌) → ((𝐼𝑋) · (𝑋 · 𝑍)) = ((𝐼𝑋) · 𝑌))
60593ad2ant3 1082 . 2 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → ((𝐼𝑋) · (𝑋 · 𝑍)) = ((𝐼𝑋) · 𝑌))
6143, 57, 603eqtr3d 2663 1 (((𝑁 ≠ ∅ ∧ 𝑅 ∈ CRing) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝑉) ∧ ((𝐷𝑋) ∈ (Unit‘𝑅) ∧ (𝑋 · 𝑍) = 𝑌)) → 𝑍 = ((𝐼𝑋) · 𝑌))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  Vcvv 3186  c0 3893  cop 4156  cotp 4158  cfv 5849  (class class class)co 6607  𝑚 cmap 7805  Fincfn 7902  Basecbs 15784  .rcmulr 15866  1rcur 18425  Ringcrg 18471  CRingccrg 18472  Unitcui 18563  invrcinvr 18595   maMul cmmul 20111   Mat cmat 20135   maVecMul cmvmul 20268   maDet cmdat 20312
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 4733  ax-sep 4743  ax-nul 4751  ax-pow 4805  ax-pr 4869  ax-un 6905  ax-inf2 8485  ax-cnex 9939  ax-resscn 9940  ax-1cn 9941  ax-icn 9942  ax-addcl 9943  ax-addrcl 9944  ax-mulcl 9945  ax-mulrcl 9946  ax-mulcom 9947  ax-addass 9948  ax-mulass 9949  ax-distr 9950  ax-i2m1 9951  ax-1ne0 9952  ax-1rid 9953  ax-rnegex 9954  ax-rrecex 9955  ax-cnre 9956  ax-pre-lttri 9957  ax-pre-lttrn 9958  ax-pre-ltadd 9959  ax-pre-mulgt0 9960  ax-addf 9962  ax-mulf 9963
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-xor 1462  df-tru 1483  df-fal 1486  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 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3419  df-csb 3516  df-dif 3559  df-un 3561  df-in 3563  df-ss 3570  df-pss 3572  df-nul 3894  df-if 4061  df-pw 4134  df-sn 4151  df-pr 4153  df-tp 4155  df-op 4157  df-ot 4159  df-uni 4405  df-int 4443  df-iun 4489  df-iin 4490  df-br 4616  df-opab 4676  df-mpt 4677  df-tr 4715  df-eprel 4987  df-id 4991  df-po 4997  df-so 4998  df-fr 5035  df-se 5036  df-we 5037  df-xp 5082  df-rel 5083  df-cnv 5084  df-co 5085  df-dm 5086  df-rn 5087  df-res 5088  df-ima 5089  df-pred 5641  df-ord 5687  df-on 5688  df-lim 5689  df-suc 5690  df-iota 5812  df-fun 5851  df-fn 5852  df-f 5853  df-f1 5854  df-fo 5855  df-f1o 5856  df-fv 5857  df-isom 5858  df-riota 6568  df-ov 6610  df-oprab 6611  df-mpt2 6612  df-of 6853  df-om 7016  df-1st 7116  df-2nd 7117  df-supp 7244  df-tpos 7300  df-wrecs 7355  df-recs 7416  df-rdg 7454  df-1o 7508  df-2o 7509  df-oadd 7512  df-er 7690  df-map 7807  df-pm 7808  df-ixp 7856  df-en 7903  df-dom 7904  df-sdom 7905  df-fin 7906  df-fsupp 8223  df-sup 8295  df-oi 8362  df-card 8712  df-pnf 10023  df-mnf 10024  df-xr 10025  df-ltxr 10026  df-le 10027  df-sub 10215  df-neg 10216  df-div 10632  df-nn 10968  df-2 11026  df-3 11027  df-4 11028  df-5 11029  df-6 11030  df-7 11031  df-8 11032  df-9 11033  df-n0 11240  df-xnn0 11311  df-z 11325  df-dec 11441  df-uz 11635  df-rp 11780  df-fz 12272  df-fzo 12410  df-seq 12745  df-exp 12804  df-hash 13061  df-word 13241  df-lsw 13242  df-concat 13243  df-s1 13244  df-substr 13245  df-splice 13246  df-reverse 13247  df-s2 13533  df-struct 15786  df-ndx 15787  df-slot 15788  df-base 15789  df-sets 15790  df-ress 15791  df-plusg 15878  df-mulr 15879  df-starv 15880  df-sca 15881  df-vsca 15882  df-ip 15883  df-tset 15884  df-ple 15885  df-ds 15888  df-unif 15889  df-hom 15890  df-cco 15891  df-0g 16026  df-gsum 16027  df-prds 16032  df-pws 16034  df-mre 16170  df-mrc 16171  df-acs 16173  df-mgm 17166  df-sgrp 17208  df-mnd 17219  df-mhm 17259  df-submnd 17260  df-grp 17349  df-minusg 17350  df-sbg 17351  df-mulg 17465  df-subg 17515  df-ghm 17582  df-gim 17625  df-cntz 17674  df-oppg 17700  df-symg 17722  df-pmtr 17786  df-psgn 17835  df-evpm 17836  df-cmn 18119  df-abl 18120  df-mgp 18414  df-ur 18426  df-srg 18430  df-ring 18473  df-cring 18474  df-oppr 18547  df-dvdsr 18565  df-unit 18566  df-invr 18596  df-dvr 18607  df-rnghom 18639  df-drng 18673  df-subrg 18702  df-lmod 18789  df-lss 18855  df-sra 19094  df-rgmod 19095  df-assa 19234  df-cnfld 19669  df-zring 19741  df-zrh 19774  df-dsmm 19998  df-frlm 20013  df-mamu 20112  df-mat 20136  df-mvmul 20269  df-mdet 20313  df-madu 20362
This theorem is referenced by:  slesolinvbi  20409
  Copyright terms: Public domain W3C validator