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

Theorem dmatmulcl 21085
 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 7139 . . . . . 6 (𝑚 = (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )) → (𝑖𝑚𝑗) = (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗))
21eqeq1d 2822 . . . . 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 343 . . . 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 3186 . . 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 2820 . . . 4 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
7 dmatid.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝐴)
8 simpll 765 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑁 ∈ Fin)
9 simplr 767 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑅 ∈ Ring)
1093ad2ant1 1129 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 𝑅 ∈ Ring)
11 eqid 2820 . . . . . . 7 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
12 simp2 1133 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 𝑥𝑁)
13 simp3 1134 . . . . . . 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 21079 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑋𝐷𝑋 ∈ (Base‘𝐴)))
1716imp 409 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑋𝐷) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
1817adantrr 715 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
19183ad2ant1 1129 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
205, 6, 11, 12, 13, 19matecld 21011 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → (𝑥𝑋𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
215, 11, 14, 15dmatmat 21079 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑌𝐷𝑌 ∈ (Base‘𝐴)))
2221imp 409 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑌𝐷) → 𝑌 ∈ (Base‘𝐴))
2322adantrl 714 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑌 ∈ (Base‘𝐴))
24233ad2ant1 1129 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 𝑌 ∈ (Base‘𝐴))
255, 6, 11, 12, 13, 24matecld 21011 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → (𝑥𝑌𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
26 eqid 2820 . . . . . . 7 (.r𝑅) = (.r𝑅)
276, 26ringcl 19290 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑥𝑋𝑦) ∈ (Base‘𝑅) ∧ (𝑥𝑌𝑦) ∈ (Base‘𝑅)) → ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)) ∈ (Base‘𝑅))
2810, 20, 25, 27syl3anc 1367 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)) ∈ (Base‘𝑅))
296, 14ring0cl 19298 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → 0 ∈ (Base‘𝑅))
3029adantl 484 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 0 ∈ (Base‘𝑅))
3130adantr 483 . . . . . 6 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 0 ∈ (Base‘𝑅))
32313ad2ant1 1129 . . . . 5 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → 0 ∈ (Base‘𝑅))
3328, 32ifcld 4488 . . . 4 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ 𝑥𝑁𝑦𝑁) → if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ) ∈ (Base‘𝑅))
345, 6, 7, 8, 9, 33matbas2d 21008 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )) ∈ 𝐵)
35 eqidd 2821 . . . . . . 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 2834 . . . . . . . . 9 ((𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗) → (𝑥 = 𝑦𝑖 = 𝑗))
37 oveq12 7142 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗) → (𝑥𝑋𝑦) = (𝑖𝑋𝑗))
38 oveq12 7142 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗) → (𝑥𝑌𝑦) = (𝑖𝑌𝑗))
3937, 38oveq12d 7151 . . . . . . . . 9 ((𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗) → ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)) = ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)))
4036, 39ifbieq1d 4466 . . . . . . . 8 ((𝑥 = 𝑖𝑦 = 𝑗) → if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ) = if(𝑖 = 𝑗, ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)), 0 ))
4140adantl 484 . . . . . . 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 775 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → 𝑖𝑁)
43 simplrr 776 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → 𝑗𝑁)
44 ovex 7166 . . . . . . . . 9 ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)) ∈ V
4514fvexi 6660 . . . . . . . . 9 0 ∈ V
4644, 45ifex 4491 . . . . . . . 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 7279 . . . . . 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 4455 . . . . . . 7 (𝑖𝑗 → if(𝑖 = 𝑗, ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)), 0 ) = 0 )
5049adantl 484 . . . . . 6 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → if(𝑖 = 𝑗, ((𝑖𝑋𝑗)(.r𝑅)(𝑖𝑌𝑗)), 0 ) = 0 )
5148, 50eqtrd 2855 . . . . 5 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗) = 0 )
5251ex 415 . . . 4 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖𝑗 → (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗) = 0 ))
5352ralrimivva 3178 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖(𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 ))𝑗) = 0 ))
544, 34, 53elrabd 3662 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )) ∈ {𝑚𝐵 ∣ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖𝑚𝑗) = 0 )})
555, 7, 14, 15dmatmul 21082 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑋(.r𝐴)𝑌) = (𝑥𝑁, 𝑦𝑁 ↦ if(𝑥 = 𝑦, ((𝑥𝑋𝑦)(.r𝑅)(𝑥𝑌𝑦)), 0 )))
565, 7, 14, 15dmatval 21077 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐷 = {𝑚𝐵 ∣ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖𝑚𝑗) = 0 )})
5756adantr 483 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝐷 = {𝑚𝐵 ∣ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖𝑚𝑗) = 0 )})
5854, 55, 573eltr4d 2926 1 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑋(.r𝐴)𝑌) ∈ 𝐷)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   ∧ w3a 1083   = wceq 1537   ∈ wcel 2114   ≠ wne 3006  ∀wral 3125  {crab 3129  Vcvv 3473  ifcif 4443  ‘cfv 6331  (class class class)co 7133   ∈ cmpo 7135  Fincfn 8487  Basecbs 16462  .rcmulr 16545  0gc0g 16692  Ringcrg 19276   Mat cmat 20992   DMat cdmat 21073 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2792  ax-rep 5166  ax-sep 5179  ax-nul 5186  ax-pow 5242  ax-pr 5306  ax-un 7439  ax-cnex 10571  ax-resscn 10572  ax-1cn 10573  ax-icn 10574  ax-addcl 10575  ax-addrcl 10576  ax-mulcl 10577  ax-mulrcl 10578  ax-mulcom 10579  ax-addass 10580  ax-mulass 10581  ax-distr 10582  ax-i2m1 10583  ax-1ne0 10584  ax-1rid 10585  ax-rnegex 10586  ax-rrecex 10587  ax-cnre 10588  ax-pre-lttri 10589  ax-pre-lttrn 10590  ax-pre-ltadd 10591  ax-pre-mulgt0 10592 This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2653  df-clab 2799  df-cleq 2813  df-clel 2891  df-nfc 2959  df-ne 3007  df-nel 3111  df-ral 3130  df-rex 3131  df-reu 3132  df-rmo 3133  df-rab 3134  df-v 3475  df-sbc 3753  df-csb 3861  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3932  df-nul 4270  df-if 4444  df-pw 4517  df-sn 4544  df-pr 4546  df-tp 4548  df-op 4550  df-ot 4552  df-uni 4815  df-int 4853  df-iun 4897  df-iin 4898  df-br 5043  df-opab 5105  df-mpt 5123  df-tr 5149  df-id 5436  df-eprel 5441  df-po 5450  df-so 5451  df-fr 5490  df-se 5491  df-we 5492  df-xp 5537  df-rel 5538  df-cnv 5539  df-co 5540  df-dm 5541  df-rn 5542  df-res 5543  df-ima 5544  df-pred 6124  df-ord 6170  df-on 6171  df-lim 6172  df-suc 6173  df-iota 6290  df-fun 6333  df-fn 6334  df-f 6335  df-f1 6336  df-fo 6337  df-f1o 6338  df-fv 6339  df-isom 6340  df-riota 7091  df-ov 7136  df-oprab 7137  df-mpo 7138  df-of 7387  df-om 7559  df-1st 7667  df-2nd 7668  df-supp 7809  df-wrecs 7925  df-recs 7986  df-rdg 8024  df-1o 8080  df-oadd 8084  df-er 8267  df-map 8386  df-ixp 8440  df-en 8488  df-dom 8489  df-sdom 8490  df-fin 8491  df-fsupp 8812  df-sup 8884  df-oi 8952  df-card 9346  df-pnf 10655  df-mnf 10656  df-xr 10657  df-ltxr 10658  df-le 10659  df-sub 10850  df-neg 10851  df-nn 11617  df-2 11679  df-3 11680  df-4 11681  df-5 11682  df-6 11683  df-7 11684  df-8 11685  df-9 11686  df-n0 11877  df-z 11961  df-dec 12078  df-uz 12223  df-fz 12877  df-fzo 13018  df-seq 13354  df-hash 13676  df-struct 16464  df-ndx 16465  df-slot 16466  df-base 16468  df-sets 16469  df-ress 16470  df-plusg 16557  df-mulr 16558  df-sca 16560  df-vsca 16561  df-ip 16562  df-tset 16563  df-ple 16564  df-ds 16566  df-hom 16568  df-cco 16569  df-0g 16694  df-gsum 16695  df-prds 16700  df-pws 16702  df-mre 16836  df-mrc 16837  df-acs 16839  df-mgm 17831  df-sgrp 17880  df-mnd 17891  df-submnd 17936  df-grp 18085  df-minusg 18086  df-mulg 18204  df-cntz 18426  df-cmn 18887  df-abl 18888  df-mgp 19219  df-ur 19231  df-ring 19278  df-sra 19920  df-rgmod 19921  df-dsmm 20852  df-frlm 20867  df-mamu 20971  df-mat 20993  df-dmat 21075 This theorem is referenced by:  dmatsrng  21086
 Copyright terms: Public domain W3C validator