Theorem 1marepvsma1 21732

Description: The submatrix of the identity matrix with the ith column replaced by the vector obtained by removing the ith row and the ith column is an identity matrix. (Contributed by AV, 14-Feb-2019.) (Revised by AV, 27-Feb-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
1marepvsma1.v	⊢ 𝑉 = ((Base‘𝑅) ↑m 𝑁)
1marepvsma1.1	⊢ 1 = (1r‘(𝑁 Mat 𝑅))
1marepvsma1.x	⊢ 𝑋 = (( 1 (𝑁 matRepV 𝑅)𝑍)‘𝐼)

Assertion

Ref	Expression
1marepvsma1	⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → (𝐼((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑋)𝐼) = (1r‘((𝑁 ∖ {𝐼}) Mat 𝑅)))

Proof of Theorem 1marepvsma1

Dummy variables 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		1marepvsma1.x	. . . . . 6 ⊢ 𝑋 = (( 1 (𝑁 matRepV 𝑅)𝑍)‘𝐼)
2	1	oveqi 7288	. . . . 5 ⊢ (𝑖𝑋𝑗) = (𝑖(( 1 (𝑁 matRepV 𝑅)𝑍)‘𝐼)𝑗)
3	2	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → (𝑖𝑋𝑗) = (𝑖(( 1 (𝑁 matRepV 𝑅)𝑍)‘𝐼)𝑗))
4		eqid 2738	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 Mat 𝑅) = (𝑁 Mat 𝑅)
5		eqid 2738	. . . . . . . . 9 ⊢ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)) = (Base‘(𝑁 Mat 𝑅))
6		1marepvsma1.1	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 = (1r‘(𝑁 Mat 𝑅))
7	4, 5, 6	mat1bas 21598	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) → 1 ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)))
8	7	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → 1 ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)))
9		simprr 770	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → 𝑍 ∈ 𝑉)
10		simprl 768	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → 𝐼 ∈ 𝑁)
11	8, 9, 10	3jca 1127	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → ( 1 ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)) ∧ 𝑍 ∈ 𝑉 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁))
12	11	3ad2ant1 1132	. . . . 5 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → ( 1 ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)) ∧ 𝑍 ∈ 𝑉 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁))
13		eldifi 4061	. . . . . . 7 ⊢ (𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) → 𝑖 ∈ 𝑁)
14		eldifi 4061	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) → 𝑗 ∈ 𝑁)
15	13, 14	anim12i 613	. . . . . 6 ⊢ ((𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁))
16	15	3adant1 1129	. . . . 5 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁))
17		eqid 2738	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 matRepV 𝑅) = (𝑁 matRepV 𝑅)
18		1marepvsma1.v	. . . . . 6 ⊢ 𝑉 = ((Base‘𝑅) ↑m 𝑁)
19	4, 5, 17, 18	marepveval 21717	. . . . 5 ⊢ ((( 1 ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)) ∧ 𝑍 ∈ 𝑉 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝑖(( 1 (𝑁 matRepV 𝑅)𝑍)‘𝐼)𝑗) = if(𝑗 = 𝐼, (𝑍‘𝑖), (𝑖 1 𝑗)))
20	12, 16, 19	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → (𝑖(( 1 (𝑁 matRepV 𝑅)𝑍)‘𝐼)𝑗) = if(𝑗 = 𝐼, (𝑍‘𝑖), (𝑖 1 𝑗)))
21		eldifsni 4723	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) → 𝑗 ≠ 𝐼)
22	21	neneqd 2948	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) → ¬ 𝑗 = 𝐼)
23	22	3ad2ant3 1134	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → ¬ 𝑗 = 𝐼)
24	23	iffalsed 4470	. . . . 5 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → if(𝑗 = 𝐼, (𝑍‘𝑖), (𝑖 1 𝑗)) = (𝑖 1 𝑗))
25		eqid 2738	. . . . . 6 ⊢ (1r‘𝑅) = (1r‘𝑅)
26		eqid 2738	. . . . . 6 ⊢ (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
27		simp1lr 1236	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → 𝑁 ∈ Fin)
28		simp1ll 1235	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → 𝑅 ∈ Ring)
29	13	3ad2ant2 1133	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → 𝑖 ∈ 𝑁)
30	14	3ad2ant3 1134	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → 𝑗 ∈ 𝑁)
31	4, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 6	mat1ov 21597	. . . . 5 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → (𝑖 1 𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅)))
32	24, 31	eqtrd 2778	. . . 4 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → if(𝑗 = 𝐼, (𝑍‘𝑖), (𝑖 1 𝑗)) = if(𝑖 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅)))
33	3, 20, 32	3eqtrd 2782	. . 3 ⊢ ((((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) ∧ 𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∧ 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼})) → (𝑖𝑋𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅)))
34	33	mpoeq3dva 7352	. 2 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → (𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}), 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ↦ (𝑖𝑋𝑗)) = (𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}), 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ↦ if(𝑖 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅))))
35	4, 5, 18, 6	ma1repvcl 21719	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝑍 ∈ 𝑉 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁)) → (( 1 (𝑁 matRepV 𝑅)𝑍)‘𝐼) ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)))
36	35	ancom2s 647	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → (( 1 (𝑁 matRepV 𝑅)𝑍)‘𝐼) ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)))
37	1, 36	eqeltrid 2843	. . 3 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → 𝑋 ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)))
38		eqid 2738	. . . 4 ⊢ (𝑁 subMat 𝑅) = (𝑁 subMat 𝑅)
39	4, 38, 5	submaval 21730	. . 3 ⊢ ((𝑋 ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)) ∧ 𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐼 ∈ 𝑁) → (𝐼((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑋)𝐼) = (𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}), 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ↦ (𝑖𝑋𝑗)))
40	37, 10, 10, 39	syl3anc 1370	. 2 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → (𝐼((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑋)𝐼) = (𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}), 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ↦ (𝑖𝑋𝑗)))
41		diffi 8962	. . . . . 6 ⊢ (𝑁 ∈ Fin → (𝑁 ∖ {𝐼}) ∈ Fin)
42	41	anim2i 617	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) → (𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑁 ∖ {𝐼}) ∈ Fin))
43	42	ancomd 462	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) → ((𝑁 ∖ {𝐼}) ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring))
44	43	adantr 481	. . 3 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → ((𝑁 ∖ {𝐼}) ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring))
45		eqid 2738	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∖ {𝐼}) Mat 𝑅) = ((𝑁 ∖ {𝐼}) Mat 𝑅)
46	45, 25, 26	mat1 21596	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∖ {𝐼}) ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (1r‘((𝑁 ∖ {𝐼}) Mat 𝑅)) = (𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}), 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ↦ if(𝑖 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅))))
47	44, 46	syl 17	. 2 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → (1r‘((𝑁 ∖ {𝐼}) Mat 𝑅)) = (𝑖 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}), 𝑗 ∈ (𝑁 ∖ {𝐼}) ↦ if(𝑖 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅))))
48	34, 40, 47	3eqtr4d 2788	1 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → (𝐼((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑋)𝐼) = (1r‘((𝑁 ∖ {𝐼}) Mat 𝑅)))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1086   = wceq 1539   ∈ wcel 2106   ∖ cdif 3884  ifcif 4459  {csn 4561  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275   ∈ cmpo 7277   ↑_m cmap 8615  Fincfn 8733  Basecbs 16912  0_gc0g 17150  1_rcur 19737  Ringcrg 19783   Mat cmat 21554   matRepV cmatrepV 21706   subMat csubma 21725

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-tp 4566  df-op 4568  df-ot 4570  df-uni 4840  df-int 4880  df-iun 4926  df-iin 4927  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-se 5545  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-isom 6442  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-of 7533  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-supp 7978  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-er 8498  df-map 8617  df-ixp 8686  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-fsupp 9129  df-sup 9201  df-oi 9269  df-card 9697  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-nn 11974  df-2 12036  df-3 12037  df-4 12038  df-5 12039  df-6 12040  df-7 12041  df-8 12042  df-9 12043  df-n0 12234  df-z 12320  df-dec 12438  df-uz 12583  df-fz 13240  df-fzo 13383  df-seq 13722  df-hash 14045  df-struct 16848  df-sets 16865  df-slot 16883  df-ndx 16895  df-base 16913  df-ress 16942  df-plusg 16975  df-mulr 16976  df-sca 16978  df-vsca 16979  df-ip 16980  df-tset 16981  df-ple 16982  df-ds 16984  df-hom 16986  df-cco 16987  df-0g 17152  df-gsum 17153  df-prds 17158  df-pws 17160  df-mre 17295  df-mrc 17296  df-acs 17298  df-mgm 18326  df-sgrp 18375  df-mnd 18386  df-mhm 18430  df-submnd 18431  df-grp 18580  df-minusg 18581  df-sbg 18582  df-mulg 18701  df-subg 18752  df-ghm 18832  df-cntz 18923  df-cmn 19388  df-abl 19389  df-mgp 19721  df-ur 19738  df-ring 19785  df-subrg 20022  df-lmod 20125  df-lss 20194  df-sra 20434  df-rgmod 20435  df-dsmm 20939  df-frlm 20954  df-mamu 21533  df-mat 21555  df-marepv 21708  df-subma 21726

This theorem is referenced by:  cramerimplem1  21832