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

Theorem dmatmulcl 22506
Description: The product of two diagonal matrices is a diagonal matrix. (Contributed by AV, 20-Aug-2019.) (Revised by AV, 18-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
dmatid.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
dmatid.b 𝐵 = (Base‘𝐴)
dmatid.0 0 = (0g𝑅)
dmatid.d 𝐷 = (𝑁 DMat 𝑅)
Assertion
Ref Expression
dmatmulcl (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑋(.r𝐴)𝑌) ∈ 𝐷)

Proof of Theorem dmatmulcl
Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑥 𝑦 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq 7437 . . . . . 6 (𝑚 = (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )) → (𝑖𝑚𝑗) = (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗))
21eqeq1d 2739 . . . . 5 (𝑚 = (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )) → ((𝑖𝑚𝑗) = 0 ↔ (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗) = 0 ))
32imbi2d 340 . . . 4 (𝑚 = (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )) → ((𝑖𝑗 → (𝑖𝑚𝑗) = 0 ) ↔ (𝑖𝑗 → (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗) = 0 )))
432ralbidv 3221 . . 3 (𝑚 = (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )) → (∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖𝑚𝑗) = 0 ) ↔ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗) = 0 )))
5 dmatid.a . . . 4 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
6 eqid 2737 . . . 4 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
7 dmatid.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝐴)
8 simpll 767 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑁 ∈ Fin)
9 simplr 769 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑅 ∈ Ring)
1093ad2ant1 1134 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 𝑅 ∈ Ring)
11 eqid 2737 . . . . . . 7 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
12 simp2 1138 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 𝑥𝑁)
13 simp3 1139 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 𝑦𝑁)
14 dmatid.0 . . . . . . . . . . 11 0 = (0g𝑅)
15 dmatid.d . . . . . . . . . . 11 𝐷 = (𝑁 DMat 𝑅)
165, 11, 14, 15dmatmat 22500 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑋𝐷𝑋 ∈ (Base‘𝐴)))
1716imp 406 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑋𝐷) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
1817adantrr 717 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
19183ad2ant1 1134 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
205, 6, 11, 12, 13, 19matecld 22432 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → (𝑥𝑋𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
215, 11, 14, 15dmatmat 22500 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑌𝐷𝑌 ∈ (Base‘𝐴)))
2221imp 406 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑌𝐷) → 𝑌 ∈ (Base‘𝐴))
2322adantrl 716 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑌 ∈ (Base‘𝐴))
24233ad2ant1 1134 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 𝑌 ∈ (Base‘𝐴))
255, 6, 11, 12, 13, 24matecld 22432 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → (𝑥𝑌𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
26 eqid 2737 . . . . . . 7 (.r𝑅) = (.r𝑅)
276, 26ringcl 20247 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑥𝑋𝑦) ∈ (Base‘𝑅) ∧ (𝑥𝑌𝑦) ∈ (Base‘𝑅)) → ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)) ∈ (Base‘𝑅))
2810, 20, 25, 27syl3anc 1373 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)) ∈ (Base‘𝑅))
296, 14ring0cl 20264 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → 0 ∈ (Base‘𝑅))
3029adantl 481 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 0 ∈ (Base‘𝑅))
3130adantr 480 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 0 ∈ (Base‘𝑅))
32313ad2ant1 1134 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 0 ∈ (Base‘𝑅))
3328, 32ifcld 4572 . . . 4 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ) ∈ (Base‘𝑅))
345, 6, 7, 8, 9, 33matbas2d 22429 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )) ∈ 𝐵)
35 eqidd 2738 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )) = (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )))
36 eqeq12 2754 . . . . . . . . 9 ((𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗) → (𝑥 = 𝑦𝑖 = 𝑗))
37 oveq12 7440 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗) → (𝑥𝑋𝑦) = (𝑖𝑋𝑗))
38 oveq12 7440 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗) → (𝑥𝑌𝑦) = (𝑖𝑌𝑗))
3937, 38oveq12d 7449 . . . . . . . . 9 ((𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗) → ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)) = ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)))
4036, 39ifbieq1d 4550 . . . . . . . 8 ((𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗) → if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ) = if(𝑖 = 𝑗, ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)), 0 ))
4140adantl 481 . . . . . . 7 ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) ∧ (𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗)) → if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ) = if(𝑖 = 𝑗, ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)), 0 ))
42 simplrl 777 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → 𝑖𝑁)
43 simplrr 778 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → 𝑗𝑁)
44 ovex 7464 . . . . . . . . 9 ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)) ∈ V
4514fvexi 6920 . . . . . . . . 9 0 ∈ V
4644, 45ifex 4576 . . . . . . . 8 if(𝑖 = 𝑗, ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)), 0 ) ∈ V
4746a1i 11 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → if(𝑖 = 𝑗, ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)), 0 ) ∈ V)
4835, 41, 42, 43, 47ovmpod 7585 . . . . . 6 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)), 0 ))
49 ifnefalse 4537 . . . . . . 7 (𝑖𝑗 → if(𝑖 = 𝑗, ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)), 0 ) = 0 )
5049adantl 481 . . . . . 6 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → if(𝑖 = 𝑗, ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)), 0 ) = 0 )
5148, 50eqtrd 2777 . . . . 5 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗) = 0 )
5251ex 412 . . . 4 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖𝑗 → (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗) = 0 ))
5352ralrimivva 3202 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗) = 0 ))
544, 34, 53elrabd 3694 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )) ∈ {𝑚𝐵 ∣ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖𝑚𝑗) = 0 )})
555, 7, 14, 15dmatmul 22503 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑋(.r𝐴)𝑌) = (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )))
565, 7, 14, 15dmatval 22498 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐷 = {𝑚𝐵 ∣ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖𝑚𝑗) = 0 )})
5756adantr 480 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝐷 = {𝑚𝐵 ∣ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖𝑚𝑗) = 0 )})
5854, 55, 573eltr4d 2856 1 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑋(.r𝐴)𝑌) ∈ 𝐷)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1087   = wceq 1540  wcel 2108  wne 2940  wral 3061  {crab 3436  Vcvv 3480  ifcif 4525  cfv 6561  (class class class)co 7431  cmpo 7433  Fincfn 8985  Basecbs 17247  .rcmulr 17298  0gc0g 17484  Ringcrg 20230   Mat cmat 22411   DMat cdmat 22494
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-tp 4631  df-op 4633  df-ot 4635  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-iin 4994  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-of 7697  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-supp 8186  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-er 8745  df-map 8868  df-ixp 8938  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-fsupp 9402  df-sup 9482  df-oi 9550  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-4 12331  df-5 12332  df-6 12333  df-7 12334  df-8 12335  df-9 12336  df-n0 12527  df-z 12614  df-dec 12734  df-uz 12879  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-seq 14043  df-hash 14370  df-struct 17184  df-sets 17201  df-slot 17219  df-ndx 17231  df-base 17248  df-ress 17275  df-plusg 17310  df-mulr 17311  df-sca 17313  df-vsca 17314  df-ip 17315  df-tset 17316  df-ple 17317  df-ds 17319  df-hom 17321  df-cco 17322  df-0g 17486  df-gsum 17487  df-prds 17492  df-pws 17494  df-mre 17629  df-mrc 17630  df-acs 17632  df-mgm 18653  df-sgrp 18732  df-mnd 18748  df-submnd 18797  df-grp 18954  df-minusg 18955  df-mulg 19086  df-cntz 19335  df-cmn 19800  df-abl 19801  df-mgp 20138  df-rng 20150  df-ur 20179  df-ring 20232  df-sra 21172  df-rgmod 21173  df-dsmm 21752  df-frlm 21767  df-mamu 22395  df-mat 22412  df-dmat 22496
This theorem is referenced by:  dmatsrng  22507
  Copyright terms: Public domain W3C validator