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

Theorem dmatsubcl 21110
Description: The difference of two diagonal matrices is a diagonal matrix. (Contributed by AV, 19-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
dmatsubcl (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑋(-g𝐴)𝑌) ∈ 𝐷)

Proof of Theorem dmatsubcl
Dummy variables 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dmatid.a . . . . 5 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
21matgrp 21042 . . . 4 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐴 ∈ Grp)
32adantr 484 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝐴 ∈ Grp)
4 dmatid.b . . . . . 6 𝐵 = (Base‘𝐴)
5 dmatid.0 . . . . . 6 0 = (0g𝑅)
6 dmatid.d . . . . . 6 𝐷 = (𝑁 DMat 𝑅)
71, 4, 5, 6dmatmat 21106 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑋𝐷𝑋𝐵))
87imp 410 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑋𝐷) → 𝑋𝐵)
98adantrr 716 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑋𝐵)
101, 4, 5, 6dmatmat 21106 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑌𝐷𝑌𝐵))
1110imp 410 . . . 4 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ 𝑌𝐷) → 𝑌𝐵)
1211adantrl 715 . . 3 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑌𝐵)
13 eqid 2824 . . . 4 (-g𝐴) = (-g𝐴)
144, 13grpsubcl 18179 . . 3 ((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑋𝐵𝑌𝐵) → (𝑋(-g𝐴)𝑌) ∈ 𝐵)
153, 9, 12, 14syl3anc 1368 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑋(-g𝐴)𝑌) ∈ 𝐵)
16 simpr 488 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑅 ∈ Ring)
1716adantr 484 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑅 ∈ Ring)
1817adantr 484 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → 𝑅 ∈ Ring)
197, 10anim12d 611 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → ((𝑋𝐷𝑌𝐷) → (𝑋𝐵𝑌𝐵)))
2019imp 410 . . . . . . . 8 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑋𝐵𝑌𝐵))
2120adantr 484 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑋𝐵𝑌𝐵))
22 simpr 488 . . . . . . 7 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖𝑁𝑗𝑁))
23 eqid 2824 . . . . . . . 8 (-g𝑅) = (-g𝑅)
241, 4, 13, 23matsubgcell 21046 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐵) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖(𝑋(-g𝐴)𝑌)𝑗) = ((𝑖𝑋𝑗)(-g𝑅)(𝑖𝑌𝑗)))
2518, 21, 22, 24syl3anc 1368 . . . . . 6 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖(𝑋(-g𝐴)𝑌)𝑗) = ((𝑖𝑋𝑗)(-g𝑅)(𝑖𝑌𝑗)))
2625adantr 484 . . . . 5 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → (𝑖(𝑋(-g𝐴)𝑌)𝑗) = ((𝑖𝑋𝑗)(-g𝑅)(𝑖𝑌𝑗)))
27 simpll 766 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑁 ∈ Fin)
28 simprl 770 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑋𝐷)
2927, 17, 283jca 1125 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑋𝐷))
3029adantr 484 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑋𝐷))
3130adantr 484 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑋𝐷))
32 simplrl 776 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → 𝑖𝑁)
33 simplrr 777 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → 𝑗𝑁)
34 simpr 488 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → 𝑖𝑗)
351, 4, 5, 6dmatelnd 21108 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑋𝐷) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁𝑖𝑗)) → (𝑖𝑋𝑗) = 0 )
3631, 32, 33, 34, 35syl13anc 1369 . . . . . 6 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → (𝑖𝑋𝑗) = 0 )
37 simprr 772 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → 𝑌𝐷)
3827, 17, 373jca 1125 . . . . . . . . 9 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑌𝐷))
3938adantr 484 . . . . . . . 8 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑌𝐷))
4039adantr 484 . . . . . . 7 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑌𝐷))
411, 4, 5, 6dmatelnd 21108 . . . . . . 7 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑌𝐷) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁𝑖𝑗)) → (𝑖𝑌𝑗) = 0 )
4240, 32, 33, 34, 41syl13anc 1369 . . . . . 6 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → (𝑖𝑌𝑗) = 0 )
4336, 42oveq12d 7167 . . . . 5 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → ((𝑖𝑋𝑗)(-g𝑅)(𝑖𝑌𝑗)) = ( 0 (-g𝑅) 0 ))
44 ringgrp 19302 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Grp)
45 eqid 2824 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
4645, 5ring0cl 19322 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring → 0 ∈ (Base‘𝑅))
4744, 46jca 515 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → (𝑅 ∈ Grp ∧ 0 ∈ (Base‘𝑅)))
4847adantl 485 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑅 ∈ Grp ∧ 0 ∈ (Base‘𝑅)))
4945, 5, 23grpsubid 18183 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 0 ∈ (Base‘𝑅)) → ( 0 (-g𝑅) 0 ) = 0 )
5048, 49syl 17 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → ( 0 (-g𝑅) 0 ) = 0 )
5150ad3antrrr 729 . . . . 5 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → ( 0 (-g𝑅) 0 ) = 0 )
5226, 43, 513eqtrd 2863 . . . 4 (((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) ∧ 𝑖𝑗) → (𝑖(𝑋(-g𝐴)𝑌)𝑗) = 0 )
5352ex 416 . . 3 ((((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) ∧ (𝑖𝑁𝑗𝑁)) → (𝑖𝑗 → (𝑖(𝑋(-g𝐴)𝑌)𝑗) = 0 ))
5453ralrimivva 3186 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖(𝑋(-g𝐴)𝑌)𝑗) = 0 ))
551, 4, 5, 6dmatel 21105 . . 3 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → ((𝑋(-g𝐴)𝑌) ∈ 𝐷 ↔ ((𝑋(-g𝐴)𝑌) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖(𝑋(-g𝐴)𝑌)𝑗) = 0 ))))
5655adantr 484 . 2 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → ((𝑋(-g𝐴)𝑌) ∈ 𝐷 ↔ ((𝑋(-g𝐴)𝑌) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑖𝑁𝑗𝑁 (𝑖𝑗 → (𝑖(𝑋(-g𝐴)𝑌)𝑗) = 0 ))))
5715, 54, 56mpbir2and 712 1 (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) ∧ (𝑋𝐷𝑌𝐷)) → (𝑋(-g𝐴)𝑌) ∈ 𝐷)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2115  wne 3014  wral 3133  cfv 6343  (class class class)co 7149  Fincfn 8505  Basecbs 16483  0gc0g 16713  Grpcgrp 18103  -gcsg 18105  Ringcrg 19297   Mat cmat 21019   DMat cdmat 21100
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5176  ax-sep 5189  ax-nul 5196  ax-pow 5253  ax-pr 5317  ax-un 7455  ax-cnex 10591  ax-resscn 10592  ax-1cn 10593  ax-icn 10594  ax-addcl 10595  ax-addrcl 10596  ax-mulcl 10597  ax-mulrcl 10598  ax-mulcom 10599  ax-addass 10600  ax-mulass 10601  ax-distr 10602  ax-i2m1 10603  ax-1ne0 10604  ax-1rid 10605  ax-rnegex 10606  ax-rrecex 10607  ax-cnre 10608  ax-pre-lttri 10609  ax-pre-lttrn 10610  ax-pre-ltadd 10611  ax-pre-mulgt0 10612
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3015  df-nel 3119  df-ral 3138  df-rex 3139  df-reu 3140  df-rmo 3141  df-rab 3142  df-v 3482  df-sbc 3759  df-csb 3867  df-dif 3922  df-un 3924  df-in 3926  df-ss 3936  df-pss 3938  df-nul 4277  df-if 4451  df-pw 4524  df-sn 4551  df-pr 4553  df-tp 4555  df-op 4557  df-ot 4559  df-uni 4825  df-int 4863  df-iun 4907  df-br 5053  df-opab 5115  df-mpt 5133  df-tr 5159  df-id 5447  df-eprel 5452  df-po 5461  df-so 5462  df-fr 5501  df-we 5503  df-xp 5548  df-rel 5549  df-cnv 5550  df-co 5551  df-dm 5552  df-rn 5553  df-res 5554  df-ima 5555  df-pred 6135  df-ord 6181  df-on 6182  df-lim 6183  df-suc 6184  df-iota 6302  df-fun 6345  df-fn 6346  df-f 6347  df-f1 6348  df-fo 6349  df-f1o 6350  df-fv 6351  df-riota 7107  df-ov 7152  df-oprab 7153  df-mpo 7154  df-of 7403  df-om 7575  df-1st 7684  df-2nd 7685  df-supp 7827  df-wrecs 7943  df-recs 8004  df-rdg 8042  df-1o 8098  df-oadd 8102  df-er 8285  df-map 8404  df-ixp 8458  df-en 8506  df-dom 8507  df-sdom 8508  df-fin 8509  df-fsupp 8831  df-sup 8903  df-pnf 10675  df-mnf 10676  df-xr 10677  df-ltxr 10678  df-le 10679  df-sub 10870  df-neg 10871  df-nn 11635  df-2 11697  df-3 11698  df-4 11699  df-5 11700  df-6 11701  df-7 11702  df-8 11703  df-9 11704  df-n0 11895  df-z 11979  df-dec 12096  df-uz 12241  df-fz 12895  df-struct 16485  df-ndx 16486  df-slot 16487  df-base 16489  df-sets 16490  df-ress 16491  df-plusg 16578  df-mulr 16579  df-sca 16581  df-vsca 16582  df-ip 16583  df-tset 16584  df-ple 16585  df-ds 16587  df-hom 16589  df-cco 16590  df-0g 16715  df-prds 16721  df-pws 16723  df-mgm 17852  df-sgrp 17901  df-mnd 17912  df-grp 18106  df-minusg 18107  df-sbg 18108  df-subg 18276  df-mgp 19240  df-ur 19252  df-ring 19299  df-subrg 19533  df-lmod 19636  df-lss 19704  df-sra 19944  df-rgmod 19945  df-dsmm 20428  df-frlm 20443  df-mat 21020  df-dmat 21102
This theorem is referenced by:  dmatsgrp  21111
  Copyright terms: Public domain W3C validator