Theorem dmatscmcl 20635

Description: The multiplication of a diagonal matrix with a scalar is a diagonal matrix. (Contributed by AV, 19-Dec-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
dmatscmcl.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
dmatscmcl.a	⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
dmatscmcl.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
dmatscmcl.s	⊢ ∗ = ( ·𝑠 ‘𝐴)
dmatscmcl.d	⊢ 𝐷 = (𝑁 DMat 𝑅)

Assertion

Ref	Expression
dmatscmcl	⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → (𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐷)

Proof of Theorem dmatscmcl

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simprl 788	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → 𝐶 ∈ 𝐾)
2		dmatscmcl.a	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
3		dmatscmcl.b	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
4		eqid 2799	. . . . . . . 8 ⊢ (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
5		dmatscmcl.d	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐷 = (𝑁 DMat 𝑅)
6	2, 3, 4, 5	dmatmat 20626	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑀 ∈ 𝐷 → 𝑀 ∈ 𝐵))
7	6	com12 32	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 ∈ 𝐷 → ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑀 ∈ 𝐵))
8	7	adantl 474	. . . . 5 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷) → ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑀 ∈ 𝐵))
9	8	impcom 397	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → 𝑀 ∈ 𝐵)
10	1, 9	jca 508	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐵))
11		dmatscmcl.k	. . . 4 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
12		dmatscmcl.s	. . . 4 ⊢ ∗ = ( ·𝑠 ‘𝐴)
13	11, 2, 3, 12	matvscl 20562	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐵)) → (𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐵)
14	10, 13	syldan 586	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → (𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐵)
15	2, 3, 4, 5	dmatel 20625	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑀 ∈ 𝐷 ↔ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)))))
16	15	adantr 473	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) → (𝑀 ∈ 𝐷 ↔ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)))))
17		simp-4r 804	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → 𝑅 ∈ Ring)
18		simpr 478	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) → 𝐶 ∈ 𝐾)
19	18	anim1i 609	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐵))
20	19	adantr 473	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐵))
21		simpr 478	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁))
22	17, 20, 21	3jca 1159	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝑅 ∈ Ring ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)))
23	22	adantr 473	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) ∧ (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)) → (𝑅 ∈ Ring ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)))
24		eqid 2799	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
25	2, 3, 11, 12, 24	matvscacell 20567	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (𝐶(.r‘𝑅)(𝑖𝑀𝑗)))
26	23, 25	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) ∧ (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)) → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (𝐶(.r‘𝑅)(𝑖𝑀𝑗)))
27		oveq2 6886	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅) → (𝐶(.r‘𝑅)(𝑖𝑀𝑗)) = (𝐶(.r‘𝑅)(0g‘𝑅)))
28	27	adantl 474	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) ∧ (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)) → (𝐶(.r‘𝑅)(𝑖𝑀𝑗)) = (𝐶(.r‘𝑅)(0g‘𝑅)))
29		simpr 478	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑅 ∈ Ring)
30	29	anim1i 609	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) → (𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐶 ∈ 𝐾))
31	30	adantr 473	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐶 ∈ 𝐾))
32	11, 24, 4	ringrz 18904	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) → (𝐶(.r‘𝑅)(0g‘𝑅)) = (0g‘𝑅))
33	31, 32	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝐶(.r‘𝑅)(0g‘𝑅)) = (0g‘𝑅))
34	33	adantr 473	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝐶(.r‘𝑅)(0g‘𝑅)) = (0g‘𝑅))
35	34	adantr 473	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) ∧ (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)) → (𝐶(.r‘𝑅)(0g‘𝑅)) = (0g‘𝑅))
36	26, 28, 35	3eqtrd 2837	. . . . . . . 8 ⊢ ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) ∧ (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)) → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅))
37	36	ex 402	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → ((𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅) → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅)))
38	37	imim2d 57	. . . . . 6 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → ((𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)) → (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅))))
39	38	ralimdvva 3145	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)) → ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅))))
40	39	expimpd 446	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) → ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅))) → ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅))))
41	16, 40	sylbid 232	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) → (𝑀 ∈ 𝐷 → ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅))))
42	41	impr 447	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅)))
43	2, 3, 4, 5	dmatel 20625	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → ((𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐷 ↔ ((𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅)))))
44	43	adantr 473	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → ((𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐷 ↔ ((𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅)))))
45	14, 42, 44	mpbir2and 705	1 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → (𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐷)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 385   ∧ w3a 1108   = wceq 1653   ∈ wcel 2157   ≠ wne 2971  ∀wral 3089  ‘cfv 6101  (class class class)co 6878  Fincfn 8195  Basecbs 16184  ._rcmulr 16268   ·_𝑠 cvsca 16271  0_gc0g 16415  Ringcrg 18863   Mat cmat 20538   DMat cdmat 20620

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1891  ax-4 1905  ax-5 2006  ax-6 2072  ax-7 2107  ax-8 2159  ax-9 2166  ax-10 2185  ax-11 2200  ax-12 2213  ax-13 2377  ax-ext 2777  ax-rep 4964  ax-sep 4975  ax-nul 4983  ax-pow 5035  ax-pr 5097  ax-un 7183  ax-cnex 10280  ax-resscn 10281  ax-1cn 10282  ax-icn 10283  ax-addcl 10284  ax-addrcl 10285  ax-mulcl 10286  ax-mulrcl 10287  ax-mulcom 10288  ax-addass 10289  ax-mulass 10290  ax-distr 10291  ax-i2m1 10292  ax-1ne0 10293  ax-1rid 10294  ax-rnegex 10295  ax-rrecex 10296  ax-cnre 10297  ax-pre-lttri 10298  ax-pre-lttrn 10299  ax-pre-ltadd 10300  ax-pre-mulgt0 10301

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 386  df-or 875  df-3or 1109  df-3an 1110  df-tru 1657  df-ex 1876  df-nf 1880  df-sb 2065  df-mo 2591  df-eu 2609  df-clab 2786  df-cleq 2792  df-clel 2795  df-nfc 2930  df-ne 2972  df-nel 3075  df-ral 3094  df-rex 3095  df-reu 3096  df-rmo 3097  df-rab 3098  df-v 3387  df-sbc 3634  df-csb 3729  df-dif 3772  df-un 3774  df-in 3776  df-ss 3783  df-pss 3785  df-nul 4116  df-if 4278  df-pw 4351  df-sn 4369  df-pr 4371  df-tp 4373  df-op 4375  df-ot 4377  df-uni 4629  df-int 4668  df-iun 4712  df-br 4844  df-opab 4906  df-mpt 4923  df-tr 4946  df-id 5220  df-eprel 5225  df-po 5233  df-so 5234  df-fr 5271  df-we 5273  df-xp 5318  df-rel 5319  df-cnv 5320  df-co 5321  df-dm 5322  df-rn 5323  df-res 5324  df-ima 5325  df-pred 5898  df-ord 5944  df-on 5945  df-lim 5946  df-suc 5947  df-iota 6064  df-fun 6103  df-fn 6104  df-f 6105  df-f1 6106  df-fo 6107  df-f1o 6108  df-fv 6109  df-riota 6839  df-ov 6881  df-oprab 6882  df-mpt2 6883  df-of 7131  df-om 7300  df-1st 7401  df-2nd 7402  df-supp 7533  df-wrecs 7645  df-recs 7707  df-rdg 7745  df-1o 7799  df-oadd 7803  df-er 7982  df-map 8097  df-ixp 8149  df-en 8196  df-dom 8197  df-sdom 8198  df-fin 8199  df-fsupp 8518  df-sup 8590  df-pnf 10365  df-mnf 10366  df-xr 10367  df-ltxr 10368  df-le 10369  df-sub 10558  df-neg 10559  df-nn 11313  df-2 11376  df-3 11377  df-4 11378  df-5 11379  df-6 11380  df-7 11381  df-8 11382  df-9 11383  df-n0 11581  df-z 11667  df-dec 11784  df-uz 11931  df-fz 12581  df-struct 16186  df-ndx 16187  df-slot 16188  df-base 16190  df-sets 16191  df-ress 16192  df-plusg 16280  df-mulr 16281  df-sca 16283  df-vsca 16284  df-ip 16285  df-tset 16286  df-ple 16287  df-ds 16289  df-hom 16291  df-cco 16292  df-0g 16417  df-prds 16423  df-pws 16425  df-mgm 17557  df-sgrp 17599  df-mnd 17610  df-grp 17741  df-minusg 17742  df-sbg 17743  df-subg 17904  df-mgp 18806  df-ur 18818  df-ring 18865  df-subrg 19096  df-lmod 19183  df-lss 19251  df-sra 19495  df-rgmod 19496  df-dsmm 20401  df-frlm 20416  df-mat 20539  df-dmat 20622

This theorem is referenced by:  scmatscmiddistr  20640