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

Theorem mamurid 22299
Description: The identity matrix (as operation in maps-to notation) is a right identity (for any matrix with the same number of columns). (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)
mamurid.f 𝐹 = (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑀, 𝑀⟩)
mamurid.x (𝜑𝑋 ∈ (𝐵m (𝑁 × 𝑀)))
Assertion
Ref Expression
mamurid (𝜑 → (𝑋𝐹𝐼) = 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 mamurid
Dummy variables 𝑘 𝑙 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mamurid.f . . . . 5 𝐹 = (𝑅 maMul ⟨𝑁, 𝑀, 𝑀⟩)
2 mamumat1cl.b . . . . 5 𝐵 = (Base‘𝑅)
3 eqid 2726 . . . . 5 (.r𝑅) = (.r𝑅)
4 mamumat1cl.r . . . . . 6 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
54adantr 480 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → 𝑅 ∈ Ring)
6 mamulid.n . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ Fin)
76adantr 480 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → 𝑁 ∈ Fin)
8 mamumat1cl.m . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ Fin)
98adantr 480 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → 𝑀 ∈ Fin)
10 mamurid.x . . . . . 6 (𝜑𝑋 ∈ (𝐵m (𝑁 × 𝑀)))
1110adantr 480 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → 𝑋 ∈ (𝐵m (𝑁 × 𝑀)))
12 mamumat1cl.o . . . . . . 7 1 = (1r𝑅)
13 mamumat1cl.z . . . . . . 7 0 = (0g𝑅)
14 mamumat1cl.i . . . . . . 7 𝐼 = (𝑖𝑀, 𝑗𝑀 ↦ if(𝑖 = 𝑗, 1 , 0 ))
152, 4, 12, 13, 14, 8mamumat1cl 22296 . . . . . 6 (𝜑𝐼 ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑀)))
1615adantr 480 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → 𝐼 ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑀)))
17 simprl 768 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → 𝑙𝑁)
18 simprr 770 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → 𝑚𝑀)
191, 2, 3, 5, 7, 9, 9, 11, 16, 17, 18mamufv 22244 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → (𝑙(𝑋𝐹𝐼)𝑚) = (𝑅 Σg (𝑘𝑀 ↦ ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)))))
20 ringmnd 20148 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Mnd)
215, 20syl 17 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → 𝑅 ∈ Mnd)
224ad2antrr 723 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀) → 𝑅 ∈ Ring)
23 elmapi 8845 . . . . . . . . . 10 (𝑋 ∈ (𝐵m (𝑁 × 𝑀)) → 𝑋:(𝑁 × 𝑀)⟶𝐵)
2410, 23syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑋:(𝑁 × 𝑀)⟶𝐵)
2524ad2antrr 723 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀) → 𝑋:(𝑁 × 𝑀)⟶𝐵)
26 simplrl 774 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀) → 𝑙𝑁)
27 simpr 484 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀) → 𝑘𝑀)
2825, 26, 27fovcdmd 7576 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀) → (𝑙𝑋𝑘) ∈ 𝐵)
29 elmapi 8845 . . . . . . . . . 10 (𝐼 ∈ (𝐵m (𝑀 × 𝑀)) → 𝐼:(𝑀 × 𝑀)⟶𝐵)
3015, 29syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐼:(𝑀 × 𝑀)⟶𝐵)
3130ad2antrr 723 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀) → 𝐼:(𝑀 × 𝑀)⟶𝐵)
32 simplrr 775 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀) → 𝑚𝑀)
3331, 27, 32fovcdmd 7576 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀) → (𝑘𝐼𝑚) ∈ 𝐵)
342, 3ringcl 20155 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑙𝑋𝑘) ∈ 𝐵 ∧ (𝑘𝐼𝑚) ∈ 𝐵) → ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)) ∈ 𝐵)
3522, 28, 33, 34syl3anc 1368 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀) → ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)) ∈ 𝐵)
3635fmpttd 7110 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → (𝑘𝑀 ↦ ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚))):𝑀𝐵)
37 simp2 1134 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀𝑘𝑚) → 𝑘𝑀)
38323adant3 1129 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀𝑘𝑚) → 𝑚𝑀)
392, 4, 12, 13, 14, 8mat1comp 22297 . . . . . . . . . 10 ((𝑘𝑀𝑚𝑀) → (𝑘𝐼𝑚) = if(𝑘 = 𝑚, 1 , 0 ))
4037, 38, 39syl2anc 583 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀𝑘𝑚) → (𝑘𝐼𝑚) = if(𝑘 = 𝑚, 1 , 0 ))
41 ifnefalse 4535 . . . . . . . . . 10 (𝑘𝑚 → if(𝑘 = 𝑚, 1 , 0 ) = 0 )
42413ad2ant3 1132 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀𝑘𝑚) → if(𝑘 = 𝑚, 1 , 0 ) = 0 )
4340, 42eqtrd 2766 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀𝑘𝑚) → (𝑘𝐼𝑚) = 0 )
4443oveq2d 7421 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀𝑘𝑚) → ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)) = ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅) 0 ))
452, 3, 13ringrz 20193 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑙𝑋𝑘) ∈ 𝐵) → ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅) 0 ) = 0 )
4622, 28, 45syl2anc 583 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀) → ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅) 0 ) = 0 )
47463adant3 1129 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀𝑘𝑚) → ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅) 0 ) = 0 )
4844, 47eqtrd 2766 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) ∧ 𝑘𝑀𝑘𝑚) → ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)) = 0 )
4948, 9suppsssn 8187 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → ((𝑘𝑀 ↦ ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚))) supp 0 ) ⊆ {𝑚})
502, 13, 21, 9, 18, 36, 49gsumpt 19882 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → (𝑅 Σg (𝑘𝑀 ↦ ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)))) = ((𝑘𝑀 ↦ ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)))‘𝑚))
51 oveq2 7413 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑚 → (𝑙𝑋𝑘) = (𝑙𝑋𝑚))
52 oveq1 7412 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑚 → (𝑘𝐼𝑚) = (𝑚𝐼𝑚))
5351, 52oveq12d 7423 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑚 → ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)) = ((𝑙𝑋𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝐼𝑚)))
54 eqid 2726 . . . . . . 7 (𝑘𝑀 ↦ ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚))) = (𝑘𝑀 ↦ ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)))
55 ovex 7438 . . . . . . 7 ((𝑙𝑋𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝐼𝑚)) ∈ V
5653, 54, 55fvmpt 6992 . . . . . 6 (𝑚𝑀 → ((𝑘𝑀 ↦ ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)))‘𝑚) = ((𝑙𝑋𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝐼𝑚)))
5756ad2antll 726 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → ((𝑘𝑀 ↦ ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)))‘𝑚) = ((𝑙𝑋𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝐼𝑚)))
58 equequ1 2020 . . . . . . . . . 10 (𝑖 = 𝑚 → (𝑖 = 𝑗𝑚 = 𝑗))
5958ifbid 4546 . . . . . . . . 9 (𝑖 = 𝑚 → if(𝑖 = 𝑗, 1 , 0 ) = if(𝑚 = 𝑗, 1 , 0 ))
60 equequ2 2021 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 = 𝑚 → (𝑚 = 𝑗𝑚 = 𝑚))
6160ifbid 4546 . . . . . . . . . 10 (𝑗 = 𝑚 → if(𝑚 = 𝑗, 1 , 0 ) = if(𝑚 = 𝑚, 1 , 0 ))
62 eqid 2726 . . . . . . . . . . 11 𝑚 = 𝑚
6362iftruei 4530 . . . . . . . . . 10 if(𝑚 = 𝑚, 1 , 0 ) = 1
6461, 63eqtrdi 2782 . . . . . . . . 9 (𝑗 = 𝑚 → if(𝑚 = 𝑗, 1 , 0 ) = 1 )
6512fvexi 6899 . . . . . . . . 9 1 ∈ V
6659, 64, 14, 65ovmpo 7564 . . . . . . . 8 ((𝑚𝑀𝑚𝑀) → (𝑚𝐼𝑚) = 1 )
6766anidms 566 . . . . . . 7 (𝑚𝑀 → (𝑚𝐼𝑚) = 1 )
6867oveq2d 7421 . . . . . 6 (𝑚𝑀 → ((𝑙𝑋𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝐼𝑚)) = ((𝑙𝑋𝑚)(.r𝑅) 1 ))
6968ad2antll 726 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → ((𝑙𝑋𝑚)(.r𝑅)(𝑚𝐼𝑚)) = ((𝑙𝑋𝑚)(.r𝑅) 1 ))
7024fovcdmda 7575 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → (𝑙𝑋𝑚) ∈ 𝐵)
712, 3, 12ringridm 20169 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑙𝑋𝑚) ∈ 𝐵) → ((𝑙𝑋𝑚)(.r𝑅) 1 ) = (𝑙𝑋𝑚))
725, 70, 71syl2anc 583 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → ((𝑙𝑋𝑚)(.r𝑅) 1 ) = (𝑙𝑋𝑚))
7357, 69, 723eqtrd 2770 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → ((𝑘𝑀 ↦ ((𝑙𝑋𝑘)(.r𝑅)(𝑘𝐼𝑚)))‘𝑚) = (𝑙𝑋𝑚))
7419, 50, 733eqtrd 2770 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑙𝑁𝑚𝑀)) → (𝑙(𝑋𝐹𝐼)𝑚) = (𝑙𝑋𝑚))
7574ralrimivva 3194 . 2 (𝜑 → ∀𝑙𝑁𝑚𝑀 (𝑙(𝑋𝐹𝐼)𝑚) = (𝑙𝑋𝑚))
762, 4, 1, 6, 8, 8, 10, 15mamucl 22256 . . . . 5 (𝜑 → (𝑋𝐹𝐼) ∈ (𝐵m (𝑁 × 𝑀)))
77 elmapi 8845 . . . . 5 ((𝑋𝐹𝐼) ∈ (𝐵m (𝑁 × 𝑀)) → (𝑋𝐹𝐼):(𝑁 × 𝑀)⟶𝐵)
7876, 77syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝑋𝐹𝐼):(𝑁 × 𝑀)⟶𝐵)
7978ffnd 6712 . . 3 (𝜑 → (𝑋𝐹𝐼) Fn (𝑁 × 𝑀))
8024ffnd 6712 . . 3 (𝜑𝑋 Fn (𝑁 × 𝑀))
81 eqfnov2 7535 . . 3 (((𝑋𝐹𝐼) Fn (𝑁 × 𝑀) ∧ 𝑋 Fn (𝑁 × 𝑀)) → ((𝑋𝐹𝐼) = 𝑋 ↔ ∀𝑙𝑁𝑚𝑀 (𝑙(𝑋𝐹𝐼)𝑚) = (𝑙𝑋𝑚)))
8279, 80, 81syl2anc 583 . 2 (𝜑 → ((𝑋𝐹𝐼) = 𝑋 ↔ ∀𝑙𝑁𝑚𝑀 (𝑙(𝑋𝐹𝐼)𝑚) = (𝑙𝑋𝑚)))
8375, 82mpbird 257 1 (𝜑 → (𝑋𝐹𝐼) = 𝑋)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 395  w3a 1084   = wceq 1533  wcel 2098  wne 2934  wral 3055  ifcif 4523  cotp 4631  cmpt 5224   × cxp 5667   Fn wfn 6532  wf 6533  cfv 6537  (class class class)co 7405  cmpo 7407  m cmap 8822  Fincfn 8941  Basecbs 17153  .rcmulr 17207  0gc0g 17394   Σg cgsu 17395  Mndcmnd 18667  1rcur 20086  Ringcrg 20138   maMul cmmul 22240
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-ot 4632  df-uni 4903  df-int 4944  df-iun 4992  df-iin 4993  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-se 5625  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7853  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8147  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8467  df-er 8705  df-map 8824  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9364  df-oi 9507  df-card 9936  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-nn 12217  df-2 12279  df-n0 12477  df-z 12563  df-uz 12827  df-fz 13491  df-fzo 13634  df-seq 13973  df-hash 14296  df-sets 17106  df-slot 17124  df-ndx 17136  df-base 17154  df-ress 17183  df-plusg 17219  df-0g 17396  df-gsum 17397  df-mre 17539  df-mrc 17540  df-acs 17542  df-mgm 18573  df-sgrp 18652  df-mnd 18668  df-submnd 18714  df-grp 18866  df-minusg 18867  df-mulg 18996  df-cntz 19233  df-cmn 19702  df-abl 19703  df-mgp 20040  df-rng 20058  df-ur 20087  df-ring 20140  df-mamu 22241
This theorem is referenced by:  matring  22300  mat1  22304
  Copyright terms: Public domain W3C validator