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

Theorem mamulid 21050
 Description: The identity matrix (as operation in maps-to notation) is a left identity (for any matrix with the same number of rows). (Contributed by Stefan O'Rear, 3-Sep-2015.) (Proof shortened by AV, 22-Jul-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
mamumat1cl.b 𝐵 = (Base‘𝑅)
mamumat1cl.r (𝜑𝑅 ∈ Ring)
mamumat1cl.o 1 = (1r𝑅)
mamumat1cl.z 0 = (0g𝑅)
mamumat1cl.i 𝐼 = (𝑖𝑀, 𝑗𝑀 ↦ if(𝑖 = 𝑗, 1 , 0 ))
mamumat1cl.m (𝜑𝑀 ∈ Fin)
mamulid.n (𝜑𝑁 ∈ Fin)
mamulid.f 𝐹 = (𝑅 maMul ⟨𝑀, 𝑀, 𝑁⟩)
mamulid.x (𝜑𝑋 ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑁)))
Assertion
Ref Expression
mamulid (𝜑 → (𝐼𝐹𝑋) = 𝑋)
Distinct variable groups:   𝑖,𝑗,𝐵   𝑖,𝑀,𝑗   𝜑,𝑖,𝑗   0 ,𝑖,𝑗   1 ,𝑖,𝑗
Allowed substitution hints:   𝑅(𝑖,𝑗)   𝐹(𝑖,𝑗)   𝐼(𝑖,𝑗)   𝑁(𝑖,𝑗)   𝑋(𝑖,𝑗)

Proof of Theorem mamulid
Dummy variables 𝑘 𝑙 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mamulid.f . . . . 5 𝐹 = (𝑅 maMul ⟨𝑀, 𝑀, 𝑁⟩)
2 mamumat1cl.b . . . . 5 𝐵 = (Base‘𝑅)
3 eqid 2801 . . . . 5 (.r𝑅) = (.r𝑅)
4 mamumat1cl.r . . . . . 6 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
54adantr 484 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → 𝑅 ∈ Ring)
6 mamumat1cl.m . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ Fin)
76adantr 484 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → 𝑀 ∈ Fin)
8 mamulid.n . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ Fin)
98adantr 484 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → 𝑁 ∈ Fin)
10 mamumat1cl.o . . . . . . 7 1 = (1r𝑅)
11 mamumat1cl.z . . . . . . 7 0 = (0g𝑅)
12 mamumat1cl.i . . . . . . 7 𝐼 = (𝑖𝑀, 𝑗𝑀 ↦ if(𝑖 = 𝑗, 1 , 0 ))
132, 4, 10, 11, 12, 6mamumat1cl 21048 . . . . . 6 (𝜑𝐼 ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑀)))
1413adantr 484 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → 𝐼 ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑀)))
15 mamulid.x . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑁)))
1615adantr 484 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → 𝑋 ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑁)))
17 simprl 770 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → 𝑙𝑀)
18 simprr 772 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → 𝑘𝑁)
191, 2, 3, 5, 7, 7, 9, 14, 16, 17, 18mamufv 20998 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → (𝑙(𝐼𝐹𝑋)𝑘) = (𝑅 Σg (𝑚𝑀 ↦ ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)))))
20 ringmnd 19304 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Mnd)
215, 20syl 17 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → 𝑅 ∈ Mnd)
224ad2antrr 725 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀) → 𝑅 ∈ Ring)
23 elmapi 8415 . . . . . . . . . 10 (𝐼 ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑀)) → 𝐼:(𝑀 × 𝑀)⟶𝐵)
2413, 23syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐼:(𝑀 × 𝑀)⟶𝐵)
2524ad2antrr 725 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀) → 𝐼:(𝑀 × 𝑀)⟶𝐵)
26 simplrl 776 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀) → 𝑙𝑀)
27 simpr 488 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀) → 𝑚𝑀)
2825, 26, 27fovrnd 7304 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀) → (𝑙𝐼𝑚) ∈ 𝐵)
29 elmapi 8415 . . . . . . . . . 10 (𝑋 ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑁)) → 𝑋:(𝑀 × 𝑁)⟶𝐵)
3015, 29syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑋:(𝑀 × 𝑁)⟶𝐵)
3130ad2antrr 725 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀) → 𝑋:(𝑀 × 𝑁)⟶𝐵)
32 simplrr 777 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀) → 𝑘𝑁)
3331, 27, 32fovrnd 7304 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀) → (𝑚𝑋𝑘) ∈ 𝐵)
342, 3ringcl 19311 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑙𝐼𝑚) ∈ 𝐵 ∧ (𝑚𝑋𝑘) ∈ 𝐵) → ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)) ∈ 𝐵)
3522, 28, 33, 34syl3anc 1368 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀) → ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)) ∈ 𝐵)
3635fmpttd 6860 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → (𝑚𝑀 ↦ ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘))):𝑀𝐵)
37263adant3 1129 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀𝑚𝑙) → 𝑙𝑀)
38 simp2 1134 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀𝑚𝑙) → 𝑚𝑀)
392, 4, 10, 11, 12, 6mat1comp 21049 . . . . . . . . . . 11 ((𝑙𝑀𝑚𝑀) → (𝑙𝐼𝑚) = if(𝑙 = 𝑚, 1 , 0 ))
40 equcom 2025 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑙 = 𝑚𝑚 = 𝑙)
4140a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑙𝑀𝑚𝑀) → (𝑙 = 𝑚𝑚 = 𝑙))
4241ifbid 4450 . . . . . . . . . . 11 ((𝑙𝑀𝑚𝑀) → if(𝑙 = 𝑚, 1 , 0 ) = if(𝑚 = 𝑙, 1 , 0 ))
4339, 42eqtrd 2836 . . . . . . . . . 10 ((𝑙𝑀𝑚𝑀) → (𝑙𝐼𝑚) = if(𝑚 = 𝑙, 1 , 0 ))
4437, 38, 43syl2anc 587 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀𝑚𝑙) → (𝑙𝐼𝑚) = if(𝑚 = 𝑙, 1 , 0 ))
45 ifnefalse 4440 . . . . . . . . . 10 (𝑚𝑙 → if(𝑚 = 𝑙, 1 , 0 ) = 0 )
46453ad2ant3 1132 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀𝑚𝑙) → if(𝑚 = 𝑙, 1 , 0 ) = 0 )
4744, 46eqtrd 2836 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀𝑚𝑙) → (𝑙𝐼𝑚) = 0 )
4847oveq1d 7154 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀𝑚𝑙) → ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)) = ( 0 (.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)))
492, 3, 11ringlz 19337 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑚𝑋𝑘) ∈ 𝐵) → ( 0 (.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)) = 0 )
5022, 33, 49syl2anc 587 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀) → ( 0 (.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)) = 0 )
51503adant3 1129 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀𝑚𝑙) → ( 0 (.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)) = 0 )
5248, 51eqtrd 2836 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) ∧ 𝑚𝑀𝑚𝑙) → ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)) = 0 )
5352, 7suppsssn 7852 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → ((𝑚𝑀 ↦ ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘))) supp 0 ) ⊆ {𝑙})
542, 11, 21, 7, 17, 36, 53gsumpt 19079 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → (𝑅 Σg (𝑚𝑀 ↦ ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)))) = ((𝑚𝑀 ↦ ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)))‘𝑙))
55 oveq2 7147 . . . . . . . 8 (𝑚 = 𝑙 → (𝑙𝐼𝑚) = (𝑙𝐼𝑙))
56 oveq1 7146 . . . . . . . 8 (𝑚 = 𝑙 → (𝑚𝑋𝑘) = (𝑙𝑋𝑘))
5755, 56oveq12d 7157 . . . . . . 7 (𝑚 = 𝑙 → ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)) = ((𝑙𝐼𝑙)(.r𝑅)(𝑙𝑋𝑘)))
58 eqid 2801 . . . . . . 7 (𝑚𝑀 ↦ ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘))) = (𝑚𝑀 ↦ ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)))
59 ovex 7172 . . . . . . 7 ((𝑙𝐼𝑙)(.r𝑅)(𝑙𝑋𝑘)) ∈ V
6057, 58, 59fvmpt 6749 . . . . . 6 (𝑙𝑀 → ((𝑚𝑀 ↦ ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)))‘𝑙) = ((𝑙𝐼𝑙)(.r𝑅)(𝑙𝑋𝑘)))
6160ad2antrl 727 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → ((𝑚𝑀 ↦ ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)))‘𝑙) = ((𝑙𝐼𝑙)(.r𝑅)(𝑙𝑋𝑘)))
62 equequ1 2032 . . . . . . . . . 10 (𝑖 = 𝑙 → (𝑖 = 𝑗𝑙 = 𝑗))
6362ifbid 4450 . . . . . . . . 9 (𝑖 = 𝑙 → if(𝑖 = 𝑗, 1 , 0 ) = if(𝑙 = 𝑗, 1 , 0 ))
64 equequ2 2033 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 = 𝑙 → (𝑙 = 𝑗𝑙 = 𝑙))
6564ifbid 4450 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑙 → if(𝑙 = 𝑗, 1 , 0 ) = if(𝑙 = 𝑙, 1 , 0 ))
66 equid 2019 . . . . . . . . . . 11 𝑙 = 𝑙
6766iftruei 4435 . . . . . . . . . 10 if(𝑙 = 𝑙, 1 , 0 ) = 1
6865, 67eqtrdi 2852 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑙 → if(𝑙 = 𝑗, 1 , 0 ) = 1 )
6910fvexi 6663 . . . . . . . . 9 1 ∈ V
7063, 68, 12, 69ovmpo 7293 . . . . . . . 8 ((𝑙𝑀𝑙𝑀) → (𝑙𝐼𝑙) = 1 )
7170anidms 570 . . . . . . 7 (𝑙𝑀 → (𝑙𝐼𝑙) = 1 )
7271ad2antrl 727 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → (𝑙𝐼𝑙) = 1 )
7372oveq1d 7154 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → ((𝑙𝐼𝑙)(.r𝑅)(𝑙𝑋𝑘)) = ( 1 (.r𝑅)(𝑙𝑋𝑘)))
7430fovrnda 7303 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → (𝑙𝑋𝑘) ∈ 𝐵)
752, 3, 10ringlidm 19321 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑙𝑋𝑘) ∈ 𝐵) → ( 1 (.r𝑅)(𝑙𝑋𝑘)) = (𝑙𝑋𝑘))
765, 74, 75syl2anc 587 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → ( 1 (.r𝑅)(𝑙𝑋𝑘)) = (𝑙𝑋𝑘))
7761, 73, 763eqtrd 2840 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → ((𝑚𝑀 ↦ ((𝑙𝐼𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝑋𝑘)))‘𝑙) = (𝑙𝑋𝑘))
7819, 54, 773eqtrd 2840 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑀𝑘𝑁)) → (𝑙(𝐼𝐹𝑋)𝑘) = (𝑙𝑋𝑘))
7978ralrimivva 3159 . 2 (𝜑 → ∀𝑙𝑀𝑘𝑁 (𝑙(𝐼𝐹𝑋)𝑘) = (𝑙𝑋𝑘))
802, 4, 1, 6, 6, 8, 13, 15mamucl 21010 . . . . 5 (𝜑 → (𝐼𝐹𝑋) ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑁)))
81 elmapi 8415 . . . . 5 ((𝐼𝐹𝑋) ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑁)) → (𝐼𝐹𝑋):(𝑀 × 𝑁)⟶𝐵)
8280, 81syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝐼𝐹𝑋):(𝑀 × 𝑁)⟶𝐵)
8382ffnd 6492 . . 3 (𝜑 → (𝐼𝐹𝑋) Fn (𝑀 × 𝑁))
8430ffnd 6492 . . 3 (𝜑𝑋 Fn (𝑀 × 𝑁))
85 eqfnov2 7264 . . 3 (((𝐼𝐹𝑋) Fn (𝑀 × 𝑁) ∧ 𝑋 Fn (𝑀 × 𝑁)) → ((𝐼𝐹𝑋) = 𝑋 ↔ ∀𝑙𝑀𝑘𝑁 (𝑙(𝐼𝐹𝑋)𝑘) = (𝑙𝑋𝑘)))
8683, 84, 85syl2anc 587 . 2 (𝜑 → ((𝐼𝐹𝑋) = 𝑋 ↔ ∀𝑙𝑀𝑘𝑁 (𝑙(𝐼𝐹𝑋)𝑘) = (𝑙𝑋𝑘)))
8779, 86mpbird 260 1 (𝜑 → (𝐼𝐹𝑋) = 𝑋)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2112   ≠ wne 2990  ∀wral 3109  ifcif 4428  ⟨cotp 4536   ↦ cmpt 5113   × cxp 5521   Fn wfn 6323  ⟶wf 6324  ‘cfv 6328  (class class class)co 7139   ∈ cmpo 7141   ↑m cmap 8393  Fincfn 8496  Basecbs 16479  .rcmulr 16562  0gc0g 16709   Σg cgsu 16710  Mndcmnd 17907  1rcur 19248  Ringcrg 19294   maMul cmmul 20994 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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2176  ax-ext 2773  ax-rep 5157  ax-sep 5170  ax-nul 5177  ax-pow 5234  ax-pr 5298  ax-un 7445  ax-cnex 10586  ax-resscn 10587  ax-1cn 10588  ax-icn 10589  ax-addcl 10590  ax-addrcl 10591  ax-mulcl 10592  ax-mulrcl 10593  ax-mulcom 10594  ax-addass 10595  ax-mulass 10596  ax-distr 10597  ax-i2m1 10598  ax-1ne0 10599  ax-1rid 10600  ax-rnegex 10601  ax-rrecex 10602  ax-cnre 10603  ax-pre-lttri 10604  ax-pre-lttrn 10605  ax-pre-ltadd 10606  ax-pre-mulgt0 10607 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 2070  df-mo 2601  df-eu 2632  df-clab 2780  df-cleq 2794  df-clel 2873  df-nfc 2941  df-ne 2991  df-nel 3095  df-ral 3114  df-rex 3115  df-reu 3116  df-rmo 3117  df-rab 3118  df-v 3446  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-pss 3903  df-nul 4247  df-if 4429  df-pw 4502  df-sn 4529  df-pr 4531  df-tp 4533  df-op 4535  df-ot 4537  df-uni 4804  df-int 4842  df-iun 4886  df-iin 4887  df-br 5034  df-opab 5096  df-mpt 5114  df-tr 5140  df-id 5428  df-eprel 5433  df-po 5442  df-so 5443  df-fr 5482  df-se 5483  df-we 5484  df-xp 5529  df-rel 5530  df-cnv 5531  df-co 5532  df-dm 5533  df-rn 5534  df-res 5535  df-ima 5536  df-pred 6120  df-ord 6166  df-on 6167  df-lim 6168  df-suc 6169  df-iota 6287  df-fun 6330  df-fn 6331  df-f 6332  df-f1 6333  df-fo 6334  df-f1o 6335  df-fv 6336  df-isom 6337  df-riota 7097  df-ov 7142  df-oprab 7143  df-mpo 7144  df-om 7565  df-1st 7675  df-2nd 7676  df-supp 7818  df-wrecs 7934  df-recs 7995  df-rdg 8033  df-1o 8089  df-oadd 8093  df-er 8276  df-map 8395  df-en 8497  df-dom 8498  df-sdom 8499  df-fin 8500  df-fsupp 8822  df-oi 8962  df-card 9356  df-pnf 10670  df-mnf 10671  df-xr 10672  df-ltxr 10673  df-le 10674  df-sub 10865  df-neg 10866  df-nn 11630  df-2 11692  df-n0 11890  df-z 11974  df-uz 12236  df-fz 12890  df-fzo 13033  df-seq 13369  df-hash 13691  df-ndx 16482  df-slot 16483  df-base 16485  df-sets 16486  df-ress 16487  df-plusg 16574  df-0g 16711  df-gsum 16712  df-mre 16853  df-mrc 16854  df-acs 16856  df-mgm 17848  df-sgrp 17897  df-mnd 17908  df-submnd 17953  df-grp 18102  df-minusg 18103  df-mulg 18221  df-cntz 18443  df-cmn 18904  df-abl 18905  df-mgp 19237  df-ur 19249  df-ring 19296  df-mamu 20995 This theorem is referenced by:  matring  21052  mat1  21056
 Copyright terms: Public domain W3C validator