Theorem dmatscmcl 22418

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 770	. . . 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 2731	. . . . . . . 8 ⊢ (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
5		dmatscmcl.d	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐷 = (𝑁 DMat 𝑅)
6	2, 3, 4, 5	dmatmat 22409	. . . . . . 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 481	. . . . 5 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷) → ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑀 ∈ 𝐵))
9	8	impcom 407	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → 𝑀 ∈ 𝐵)
10	1, 9	jca 511	. . 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 22346	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐵)) → (𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐵)
14	10, 13	syldan 591	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → (𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐵)
15	2, 3, 4, 5	dmatel 22408	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑀 ∈ 𝐷 ↔ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)))))
16	15	adantr 480	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) → (𝑀 ∈ 𝐷 ↔ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)))))
17		simp-4r 783	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → 𝑅 ∈ Ring)
18		simpr 484	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) → 𝐶 ∈ 𝐾)
19	18	anim1i 615	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) → (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐵))
20	19	adantr 480	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐵))
21		simpr 484	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁))
22	17, 20, 21	3jca 1128	. . . . . . . . . . 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 480	. . . . . . . . . 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 2731	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
25	2, 3, 11, 12, 24	matvscacell 22351	. . . . . . . . . 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 7354	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅) → (𝐶(.r‘𝑅)(𝑖𝑀𝑗)) = (𝐶(.r‘𝑅)(0g‘𝑅)))
28	27	adantl 481	. . . . . . . . 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	11, 24, 4	ringrz 20212	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) → (𝐶(.r‘𝑅)(0g‘𝑅)) = (0g‘𝑅))
30	29	ad5ant23 759	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → (𝐶(.r‘𝑅)(0g‘𝑅)) = (0g‘𝑅))
31	30	adantr 480	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) ∧ (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)) → (𝐶(.r‘𝑅)(0g‘𝑅)) = (0g‘𝑅))
32	26, 28, 31	3eqtrd 2770	. . . . . . . 8 ⊢ ((((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) ∧ (𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅)) → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅))
33	32	ex 412	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝑖 ∈ 𝑁 ∧ 𝑗 ∈ 𝑁)) → ((𝑖𝑀𝑗) = (0g‘𝑅) → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅)))
34	33	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))))
35	34	ralimdvva 3179	. . . . 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))))
36	35	expimpd 453	. . . 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))))
37	16, 36	sylbid 240	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝐶 ∈ 𝐾) → (𝑀 ∈ 𝐷 → ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅))))
38	37	impr 454	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅)))
39	2, 3, 4, 5	dmatel 22408	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → ((𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐷 ↔ ((𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖 ≠ 𝑗 → (𝑖(𝐶 ∗ 𝑀)𝑗) = (0g‘𝑅)))))
40	39	adantr 480	. 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)))))
41	14, 38, 40	mpbir2and 713	1 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝐶 ∈ 𝐾 ∧ 𝑀 ∈ 𝐷)) → (𝐶 ∗ 𝑀) ∈ 𝐷)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1541   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2928  ∀wral 3047  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  Fincfn 8869  Basecbs 17120  ._rcmulr 17162   ·_𝑠 cvsca 17165  0_gc0g 17343  Ringcrg 20151   Mat cmat 22322   DMat cdmat 22403

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 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7668  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3917  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-tp 4578  df-op 4580  df-ot 4582  df-uni 4857  df-iun 4941  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-tr 5197  df-id 5509  df-eprel 5514  df-po 5522  df-so 5523  df-fr 5567  df-we 5569  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-of 7610  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8091  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-1o 8385  df-er 8622  df-map 8752  df-ixp 8822  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-fin 8873  df-fsupp 9246  df-sup 9326  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-nn 12126  df-2 12188  df-3 12189  df-4 12190  df-5 12191  df-6 12192  df-7 12193  df-8 12194  df-9 12195  df-n0 12382  df-z 12469  df-dec 12589  df-uz 12733  df-fz 13408  df-struct 17058  df-sets 17075  df-slot 17093  df-ndx 17105  df-base 17121  df-ress 17142  df-plusg 17174  df-mulr 17175  df-sca 17177  df-vsca 17178  df-ip 17179  df-tset 17180  df-ple 17181  df-ds 17183  df-hom 17185  df-cco 17186  df-0g 17345  df-prds 17351  df-pws 17353  df-mgm 18548  df-sgrp 18627  df-mnd 18643  df-grp 18849  df-minusg 18850  df-sbg 18851  df-subg 19036  df-cmn 19694  df-abl 19695  df-mgp 20059  df-rng 20071  df-ur 20100  df-ring 20153  df-subrg 20485  df-lmod 20795  df-lss 20865  df-sra 21107  df-rgmod 21108  df-dsmm 21669  df-frlm 21684  df-mat 22323  df-dmat 22405

This theorem is referenced by:  scmatscmiddistr  22423