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

Theorem cpmatmcl 21321
Description: The set of all constant polynomial matrices over a ring 𝑅 is closed under multiplication. (Contributed by AV, 18-Nov-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
cpmatsrngpmat.s 𝑆 = (𝑁 ConstPolyMat 𝑅)
cpmatsrngpmat.p 𝑃 = (Poly1𝑅)
cpmatsrngpmat.c 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
Assertion
Ref Expression
cpmatmcl ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → ∀𝑥𝑆𝑦𝑆 (𝑥(.r𝐶)𝑦) ∈ 𝑆)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑁,𝑦   𝑥,𝑅,𝑦   𝑦,𝑆
Allowed substitution hints:   𝐶(𝑥,𝑦)   𝑃(𝑥,𝑦)   𝑆(𝑥)

Proof of Theorem cpmatmcl
Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑐 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cpmatsrngpmat.s . . . . 5 𝑆 = (𝑁 ConstPolyMat 𝑅)
2 cpmatsrngpmat.p . . . . 5 𝑃 = (Poly1𝑅)
3 cpmatsrngpmat.c . . . . 5 𝐶 = (𝑁 Mat 𝑃)
41, 2, 3cpmatmcllem 21320 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁𝑐 ∈ ℕ ((coe1‘(𝑃 Σg (𝑘𝑁 ↦ ((𝑖𝑥𝑘)(.r𝑃)(𝑘𝑦𝑗)))))‘𝑐) = (0g𝑅))
52ply1ring 20410 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring)
65ad4antlr 731 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) ∧ 𝑗𝑁) → 𝑃 ∈ Ring)
7 eqid 2821 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (Base‘𝐶) = (Base‘𝐶)
81, 2, 3, 7cpmatpmat 21312 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑥𝑆) → 𝑥 ∈ (Base‘𝐶))
983expa 1114 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑥𝑆) → 𝑥 ∈ (Base‘𝐶))
101, 2, 3, 7cpmatpmat 21312 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑦𝑆) → 𝑦 ∈ (Base‘𝐶))
11103expa 1114 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑦𝑆) → 𝑦 ∈ (Base‘𝐶))
129, 11anim12dan 620 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → (𝑥 ∈ (Base‘𝐶) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝐶)))
1312adantr 483 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) → (𝑥 ∈ (Base‘𝐶) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝐶)))
1413adantr 483 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) ∧ 𝑗𝑁) → (𝑥 ∈ (Base‘𝐶) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝐶)))
15 simpr 487 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) → 𝑖𝑁)
1615anim1i 616 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) ∧ 𝑗𝑁) → (𝑖𝑁𝑗𝑁))
17 eqid 2821 . . . . . . . . . . . . 13 (.r𝐶) = (.r𝐶)
183, 7, 17matmulcell 21048 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ Ring ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝐶) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝐶)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗) = (𝑃 Σg (𝑘𝑁 ↦ ((𝑖𝑥𝑘)(.r𝑃)(𝑘𝑦𝑗)))))
196, 14, 16, 18syl3anc 1367 . . . . . . . . . . 11 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) ∧ 𝑗𝑁) → (𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗) = (𝑃 Σg (𝑘𝑁 ↦ ((𝑖𝑥𝑘)(.r𝑃)(𝑘𝑦𝑗)))))
2019fveq2d 6668 . . . . . . . . . 10 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) ∧ 𝑗𝑁) → (coe1‘(𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗)) = (coe1‘(𝑃 Σg (𝑘𝑁 ↦ ((𝑖𝑥𝑘)(.r𝑃)(𝑘𝑦𝑗))))))
2120adantr 483 . . . . . . . . 9 ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) ∧ 𝑗𝑁) ∧ 𝑐 ∈ ℕ) → (coe1‘(𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗)) = (coe1‘(𝑃 Σg (𝑘𝑁 ↦ ((𝑖𝑥𝑘)(.r𝑃)(𝑘𝑦𝑗))))))
2221fveq1d 6666 . . . . . . . 8 ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) ∧ 𝑗𝑁) ∧ 𝑐 ∈ ℕ) → ((coe1‘(𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗))‘𝑐) = ((coe1‘(𝑃 Σg (𝑘𝑁 ↦ ((𝑖𝑥𝑘)(.r𝑃)(𝑘𝑦𝑗)))))‘𝑐))
2322eqeq1d 2823 . . . . . . 7 ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) ∧ 𝑗𝑁) ∧ 𝑐 ∈ ℕ) → (((coe1‘(𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗))‘𝑐) = (0g𝑅) ↔ ((coe1‘(𝑃 Σg (𝑘𝑁 ↦ ((𝑖𝑥𝑘)(.r𝑃)(𝑘𝑦𝑗)))))‘𝑐) = (0g𝑅)))
2423ralbidva 3196 . . . . . 6 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) ∧ 𝑗𝑁) → (∀𝑐 ∈ ℕ ((coe1‘(𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗))‘𝑐) = (0g𝑅) ↔ ∀𝑐 ∈ ℕ ((coe1‘(𝑃 Σg (𝑘𝑁 ↦ ((𝑖𝑥𝑘)(.r𝑃)(𝑘𝑦𝑗)))))‘𝑐) = (0g𝑅)))
2524ralbidva 3196 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) ∧ 𝑖𝑁) → (∀𝑗𝑁𝑐 ∈ ℕ ((coe1‘(𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗))‘𝑐) = (0g𝑅) ↔ ∀𝑗𝑁𝑐 ∈ ℕ ((coe1‘(𝑃 Σg (𝑘𝑁 ↦ ((𝑖𝑥𝑘)(.r𝑃)(𝑘𝑦𝑗)))))‘𝑐) = (0g𝑅)))
2625ralbidva 3196 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → (∀𝑖𝑁𝑗𝑁𝑐 ∈ ℕ ((coe1‘(𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗))‘𝑐) = (0g𝑅) ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁𝑐 ∈ ℕ ((coe1‘(𝑃 Σg (𝑘𝑁 ↦ ((𝑖𝑥𝑘)(.r𝑃)(𝑘𝑦𝑗)))))‘𝑐) = (0g𝑅)))
274, 26mpbird 259 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁𝑐 ∈ ℕ ((coe1‘(𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗))‘𝑐) = (0g𝑅))
28 simpl 485 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑁 ∈ Fin)
2928adantr 483 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → 𝑁 ∈ Fin)
30 simpr 487 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑅 ∈ Ring)
3130adantr 483 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → 𝑅 ∈ Ring)
322, 3pmatring 21295 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐶 ∈ Ring)
3332adantr 483 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → 𝐶 ∈ Ring)
34 simpl 485 . . . . . . . 8 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → 𝑥𝑆)
3534anim2i 618 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑥𝑆))
36 df-3an 1085 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑥𝑆) ↔ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑥𝑆))
3735, 36sylibr 236 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑥𝑆))
3837, 8syl 17 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → 𝑥 ∈ (Base‘𝐶))
39 simpr 487 . . . . . . . 8 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → 𝑦𝑆)
4039anim2i 618 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑦𝑆))
41 df-3an 1085 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑦𝑆) ↔ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑦𝑆))
4240, 41sylibr 236 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑦𝑆))
4342, 10syl 17 . . . . 5 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝐶))
447, 17ringcl 19305 . . . . 5 ((𝐶 ∈ Ring ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝐶) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝐶)) → (𝑥(.r𝐶)𝑦) ∈ (Base‘𝐶))
4533, 38, 43, 44syl3anc 1367 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → (𝑥(.r𝐶)𝑦) ∈ (Base‘𝐶))
461, 2, 3, 7cpmatel 21313 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑥(.r𝐶)𝑦) ∈ (Base‘𝐶)) → ((𝑥(.r𝐶)𝑦) ∈ 𝑆 ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁𝑐 ∈ ℕ ((coe1‘(𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗))‘𝑐) = (0g𝑅)))
4729, 31, 45, 46syl3anc 1367 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → ((𝑥(.r𝐶)𝑦) ∈ 𝑆 ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁𝑐 ∈ ℕ ((coe1‘(𝑖(𝑥(.r𝐶)𝑦)𝑗))‘𝑐) = (0g𝑅)))
4827, 47mpbird 259 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑥𝑆𝑦𝑆)) → (𝑥(.r𝐶)𝑦) ∈ 𝑆)
4948ralrimivva 3191 1 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → ∀𝑥𝑆𝑦𝑆 (𝑥(.r𝐶)𝑦) ∈ 𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 208  wa 398  w3a 1083   = wceq 1533  wcel 2110  wral 3138  cmpt 5138  cfv 6349  (class class class)co 7150  Fincfn 8503  cn 11632  Basecbs 16477  .rcmulr 16560  0gc0g 16707   Σg cgsu 16708  Ringcrg 19291  Poly1cpl1 20339  coe1cco1 20340   Mat cmat 21010   ConstPolyMat ccpmat 21305
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 2157  ax-12 2173  ax-ext 2793  ax-rep 5182  ax-sep 5195  ax-nul 5202  ax-pow 5258  ax-pr 5321  ax-un 7455  ax-cnex 10587  ax-resscn 10588  ax-1cn 10589  ax-icn 10590  ax-addcl 10591  ax-addrcl 10592  ax-mulcl 10593  ax-mulrcl 10594  ax-mulcom 10595  ax-addass 10596  ax-mulass 10597  ax-distr 10598  ax-i2m1 10599  ax-1ne0 10600  ax-1rid 10601  ax-rnegex 10602  ax-rrecex 10603  ax-cnre 10604  ax-pre-lttri 10605  ax-pre-lttrn 10606  ax-pre-ltadd 10607  ax-pre-mulgt0 10608
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-fal 1546  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-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3772  df-csb 3883  df-dif 3938  df-un 3940  df-in 3942  df-ss 3951  df-pss 3953  df-nul 4291  df-if 4467  df-pw 4540  df-sn 4561  df-pr 4563  df-tp 4565  df-op 4567  df-ot 4569  df-uni 4832  df-int 4869  df-iun 4913  df-iin 4914  df-br 5059  df-opab 5121  df-mpt 5139  df-tr 5165  df-id 5454  df-eprel 5459  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5508  df-se 5509  df-we 5510  df-xp 5555  df-rel 5556  df-cnv 5557  df-co 5558  df-dm 5559  df-rn 5560  df-res 5561  df-ima 5562  df-pred 6142  df-ord 6188  df-on 6189  df-lim 6190  df-suc 6191  df-iota 6308  df-fun 6351  df-fn 6352  df-f 6353  df-f1 6354  df-fo 6355  df-f1o 6356  df-fv 6357  df-isom 6358  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-of 7403  df-ofr 7404  df-om 7575  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-supp 7825  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-1o 8096  df-2o 8097  df-oadd 8100  df-er 8283  df-map 8402  df-pm 8403  df-ixp 8456  df-en 8504  df-dom 8505  df-sdom 8506  df-fin 8507  df-fsupp 8828  df-sup 8900  df-oi 8968  df-card 9362  df-pnf 10671  df-mnf 10672  df-xr 10673  df-ltxr 10674  df-le 10675  df-sub 10866  df-neg 10867  df-nn 11633  df-2 11694  df-3 11695  df-4 11696  df-5 11697  df-6 11698  df-7 11699  df-8 11700  df-9 11701  df-n0 11892  df-z 11976  df-dec 12093  df-uz 12238  df-fz 12887  df-fzo 13028  df-seq 13364  df-hash 13685  df-struct 16479  df-ndx 16480  df-slot 16481  df-base 16483  df-sets 16484  df-ress 16485  df-plusg 16572  df-mulr 16573  df-sca 16575  df-vsca 16576  df-ip 16577  df-tset 16578  df-ple 16579  df-ds 16581  df-hom 16583  df-cco 16584  df-0g 16709  df-gsum 16710  df-prds 16715  df-pws 16717  df-mre 16851  df-mrc 16852  df-acs 16854  df-mgm 17846  df-sgrp 17895  df-mnd 17906  df-mhm 17950  df-submnd 17951  df-grp 18100  df-minusg 18101  df-sbg 18102  df-mulg 18219  df-subg 18270  df-ghm 18350  df-cntz 18441  df-cmn 18902  df-abl 18903  df-mgp 19234  df-ur 19246  df-ring 19293  df-subrg 19527  df-lmod 19630  df-lss 19698  df-sra 19938  df-rgmod 19939  df-psr 20130  df-mpl 20132  df-opsr 20134  df-psr1 20342  df-ply1 20344  df-coe1 20345  df-dsmm 20870  df-frlm 20885  df-mamu 20989  df-mat 21011  df-cpmat 21308
This theorem is referenced by:  cpmatsrgpmat  21323
  Copyright terms: Public domain W3C validator