Theorem mat0scmat 22453

Description: The empty matrix over a ring is a scalar matrix (and therefore, by scmatdmat 22430, also a diagonal matrix). (Contributed by AV, 21-Dec-2019.)

Assertion

Ref	Expression
mat0scmat	⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ (∅ ScMat 𝑅))

Proof of Theorem mat0scmat

Dummy variable 𝑐 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0ex 5307	. . . 4 ⊢ ∅ ∈ V
2	1	snid 4665	. . 3 ⊢ ∅ ∈ {∅}
3		mat0dimbas0 22381	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (Base‘(∅ Mat 𝑅)) = {∅})
4	2, 3	eleqtrrid 2836	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ (Base‘(∅ Mat 𝑅)))
5		eqid 2728	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
6		eqid 2728	. . . . 5 ⊢ (1r‘𝑅) = (1r‘𝑅)
7	5, 6	ringidcl 20202	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (1r‘𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
8		oveq1 7427	. . . . . 6 ⊢ (𝑐 = (1r‘𝑅) → (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅) = ((1r‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅))
9	8	eqeq2d 2739	. . . . 5 ⊢ (𝑐 = (1r‘𝑅) → (∅ = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅) ↔ ∅ = ((1r‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅)))
10	9	adantl 481	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑐 = (1r‘𝑅)) → (∅ = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅) ↔ ∅ = ((1r‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅)))
11		eqid 2728	. . . . . . 7 ⊢ (∅ Mat 𝑅) = (∅ Mat 𝑅)
12	11	mat0dimscm 22384	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (1r‘𝑅) ∈ (Base‘𝑅)) → ((1r‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅) = ∅)
13	7, 12	mpdan 686	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((1r‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅) = ∅)
14	13	eqcomd 2734	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∅ = ((1r‘𝑅)( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅))
15	7, 10, 14	rspcedvd 3611	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∃𝑐 ∈ (Base‘𝑅)∅ = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅))
16	11	mat0dimid 22383	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (1r‘(∅ Mat 𝑅)) = ∅)
17	16	oveq2d 7436	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))(1r‘(∅ Mat 𝑅))) = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅))
18	17	eqeq2d 2739	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (∅ = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))(1r‘(∅ Mat 𝑅))) ↔ ∅ = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅)))
19	18	rexbidv 3175	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (∃𝑐 ∈ (Base‘𝑅)∅ = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))(1r‘(∅ Mat 𝑅))) ↔ ∃𝑐 ∈ (Base‘𝑅)∅ = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))∅)))
20	15, 19	mpbird 257	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∃𝑐 ∈ (Base‘𝑅)∅ = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))(1r‘(∅ Mat 𝑅))))
21		0fin 9196	. . 3 ⊢ ∅ ∈ Fin
22		eqid 2728	. . . 4 ⊢ (Base‘(∅ Mat 𝑅)) = (Base‘(∅ Mat 𝑅))
23		eqid 2728	. . . 4 ⊢ (1r‘(∅ Mat 𝑅)) = (1r‘(∅ Mat 𝑅))
24		eqid 2728	. . . 4 ⊢ ( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅)) = ( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))
25		eqid 2728	. . . 4 ⊢ (∅ ScMat 𝑅) = (∅ ScMat 𝑅)
26	5, 11, 22, 23, 24, 25	scmatel 22420	. . 3 ⊢ ((∅ ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (∅ ∈ (∅ ScMat 𝑅) ↔ (∅ ∈ (Base‘(∅ Mat 𝑅)) ∧ ∃𝑐 ∈ (Base‘𝑅)∅ = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))(1r‘(∅ Mat 𝑅))))))
27	21, 26	mpan 689	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (∅ ∈ (∅ ScMat 𝑅) ↔ (∅ ∈ (Base‘(∅ Mat 𝑅)) ∧ ∃𝑐 ∈ (Base‘𝑅)∅ = (𝑐( ·𝑠 ‘(∅ Mat 𝑅))(1r‘(∅ Mat 𝑅))))))
28	4, 20, 27	mpbir2and 712	1 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∅ ∈ (∅ ScMat 𝑅))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   = wceq 1534   ∈ wcel 2099  ∃wrex 3067  ∅c0 4323  {csn 4629  ‘cfv 6548  (class class class)co 7420  Fincfn 8964  Basecbs 17180   ·_𝑠 cvsca 17237  1_rcur 20121  Ringcrg 20173   Mat cmat 22320   ScMat cscmat 22404

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2699  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7740  ax-cnex 11195  ax-resscn 11196  ax-1cn 11197  ax-icn 11198  ax-addcl 11199  ax-addrcl 11200  ax-mulcl 11201  ax-mulrcl 11202  ax-mulcom 11203  ax-addass 11204  ax-mulass 11205  ax-distr 11206  ax-i2m1 11207  ax-1ne0 11208  ax-1rid 11209  ax-rnegex 11210  ax-rrecex 11211  ax-cnre 11212  ax-pre-lttri 11213  ax-pre-lttrn 11214  ax-pre-ltadd 11215  ax-pre-mulgt0 11216

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2530  df-eu 2559  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3373  df-reu 3374  df-rab 3430  df-v 3473  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-tp 4634  df-op 4636  df-ot 4638  df-uni 4909  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-se 5634  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-pred 6305  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6500  df-fun 6550  df-fn 6551  df-f 6552  df-f1 6553  df-fo 6554  df-f1o 6555  df-fv 6556  df-isom 6557  df-riota 7376  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7685  df-om 7871  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-supp 8166  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8392  df-rdg 8431  df-1o 8487  df-er 8725  df-map 8847  df-ixp 8917  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-fin 8968  df-fsupp 9387  df-sup 9466  df-oi 9534  df-card 9963  df-pnf 11281  df-mnf 11282  df-xr 11283  df-ltxr 11284  df-le 11285  df-sub 11477  df-neg 11478  df-nn 12244  df-2 12306  df-3 12307  df-4 12308  df-5 12309  df-6 12310  df-7 12311  df-8 12312  df-9 12313  df-n0 12504  df-z 12590  df-dec 12709  df-uz 12854  df-fz 13518  df-fzo 13661  df-seq 14000  df-hash 14323  df-struct 17116  df-sets 17133  df-slot 17151  df-ndx 17163  df-base 17181  df-ress 17210  df-plusg 17246  df-mulr 17247  df-sca 17249  df-vsca 17250  df-ip 17251  df-tset 17252  df-ple 17253  df-ds 17255  df-hom 17257  df-cco 17258  df-0g 17423  df-gsum 17424  df-prds 17429  df-pws 17431  df-mre 17566  df-mrc 17567  df-acs 17569  df-mgm 18600  df-sgrp 18679  df-mnd 18695  df-mhm 18740  df-submnd 18741  df-grp 18893  df-minusg 18894  df-sbg 18895  df-mulg 19024  df-subg 19078  df-ghm 19168  df-cntz 19268  df-cmn 19737  df-abl 19738  df-mgp 20075  df-rng 20093  df-ur 20122  df-ring 20175  df-subrg 20508  df-lmod 20745  df-lss 20816  df-sra 21058  df-rgmod 21059  df-dsmm 21666  df-frlm 21681  df-mamu 22299  df-mat 22321  df-scmat 22406

This theorem is referenced by: (None)