Theorem mat1dimelbas 21820

Description: A matrix with dimension 1 is an ordered pair with an ordered pair (of the one and only pair of indices) as first component. (Contributed by AV, 15-Aug-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
mat1dim.a	⊢ 𝐴 = ({𝐸} Mat 𝑅)
mat1dim.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
mat1dim.o	⊢ 𝑂 = ⟨𝐸, 𝐸⟩

Assertion

Ref	Expression
mat1dimelbas	⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀 ∈ (Base‘𝐴) ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨𝑂, 𝑟⟩}))

Distinct variable groups:   𝐵,𝑟   𝐸,𝑟   𝑀,𝑟   𝑅,𝑟   𝑉,𝑟

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑟)   𝑂(𝑟)

Proof of Theorem mat1dimelbas

Step	Hyp	Ref	Expression
1		snfi 8988	. . . 4 ⊢ {𝐸} ∈ Fin
2		simpl 483	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → 𝑅 ∈ Ring)
3		mat1dim.a	. . . . . . 7 ⊢ 𝐴 = ({𝐸} Mat 𝑅)
4		mat1dim.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
5	3, 4	matbas2 21770	. . . . . 6 ⊢ (({𝐸} ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝐵 ↑m ({𝐸} × {𝐸})) = (Base‘𝐴))
6	5	eqcomd 2742	. . . . 5 ⊢ (({𝐸} ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (Base‘𝐴) = (𝐵 ↑m ({𝐸} × {𝐸})))
7	6	eleq2d 2823	. . . 4 ⊢ (({𝐸} ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑀 ∈ (Base‘𝐴) ↔ 𝑀 ∈ (𝐵 ↑m ({𝐸} × {𝐸}))))
8	1, 2, 7	sylancr 587	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀 ∈ (Base‘𝐴) ↔ 𝑀 ∈ (𝐵 ↑m ({𝐸} × {𝐸}))))
9	4	fvexi 6856	. . . 4 ⊢ 𝐵 ∈ V
10		snex 5388	. . . . . 6 ⊢ {𝐸} ∈ V
11	10, 10	pm3.2i 471	. . . . 5 ⊢ ({𝐸} ∈ V ∧ {𝐸} ∈ V)
12		xpexg 7684	. . . . 5 ⊢ (({𝐸} ∈ V ∧ {𝐸} ∈ V) → ({𝐸} × {𝐸}) ∈ V)
13	11, 12	mp1i 13	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → ({𝐸} × {𝐸}) ∈ V)
14		elmapg 8778	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ V ∧ ({𝐸} × {𝐸}) ∈ V) → (𝑀 ∈ (𝐵 ↑m ({𝐸} × {𝐸})) ↔ 𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵))
15	9, 13, 14	sylancr 587	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀 ∈ (𝐵 ↑m ({𝐸} × {𝐸})) ↔ 𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵))
16	8, 15	bitrd 278	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀 ∈ (Base‘𝐴) ↔ 𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵))
17		xpsng 7085	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐸 ∈ 𝑉 ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → ({𝐸} × {𝐸}) = {⟨𝐸, 𝐸⟩})
18	17	anidms 567	. . . . . . 7 ⊢ (𝐸 ∈ 𝑉 → ({𝐸} × {𝐸}) = {⟨𝐸, 𝐸⟩})
19	18	adantl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → ({𝐸} × {𝐸}) = {⟨𝐸, 𝐸⟩})
20	19	feq2d 6654	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵 ↔ 𝑀:{⟨𝐸, 𝐸⟩}⟶𝐵))
21		opex 5421	. . . . . . 7 ⊢ ⟨𝐸, 𝐸⟩ ∈ V
22	21	fsn2 7082	. . . . . 6 ⊢ (𝑀:{⟨𝐸, 𝐸⟩}⟶𝐵 ↔ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩}))
23		risset 3221	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑟 = (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩))
24		eqcom 2743	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑟 = (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
25	24	rexbii 3097	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑟 = (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
26	23, 25	sylbb 218	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 → ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
27	26	ad2antrl 726	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩})) → ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
28		eqeq1 2740	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩} → (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩} = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}))
29		opex 5421	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩ ∈ V
30		sneqbg 4801	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩ ∈ V → ({⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩} = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩ = ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩))
31	29, 30	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ({⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩} = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩ = ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩)
32		eqid 2736	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ⟨𝐸, 𝐸⟩ = ⟨𝐸, 𝐸⟩
33		vex 3449	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 𝑟 ∈ V
34	21, 33	opth2 5437	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩ = ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩ ↔ (⟨𝐸, 𝐸⟩ = ⟨𝐸, 𝐸⟩ ∧ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟))
35	32, 34	mpbiran 707	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩ = ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩ ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
36	31, 35	bitri 274	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ({⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩} = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
37	28, 36	bitrdi 286	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩} → (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟))
38	37	adantl 482	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩}) → (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟))
39	38	adantl 482	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩})) → (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟))
40	39	rexbidv 3175	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩})) → (∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟))
41	27, 40	mpbird 256	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩})) → ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩})
42	41	ex 413	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩}) → ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}))
43	22, 42	biimtrid 241	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀:{⟨𝐸, 𝐸⟩}⟶𝐵 → ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}))
44	20, 43	sylbid 239	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵 → ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}))
45		f1o2sn 7088	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐸 ∈ 𝑉 ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})–1-1-onto→{𝑟})
46		f1of 6784	. . . . . . . . 9 ⊢ ({⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})–1-1-onto→{𝑟} → {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})⟶{𝑟})
47	45, 46	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐸 ∈ 𝑉 ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})⟶{𝑟})
48	47	adantll 712	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})⟶{𝑟})
49		snssi 4768	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑟 ∈ 𝐵 → {𝑟} ⊆ 𝐵)
50	49	adantl 482	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → {𝑟} ⊆ 𝐵)
51	48, 50	fssd 6686	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵)
52		feq1 6649	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} → (𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵 ↔ {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵))
53	51, 52	syl5ibrcom 246	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} → 𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵))
54	53	rexlimdva 3152	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} → 𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵))
55	44, 54	impbid 211	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}))
56		mat1dim.o	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑂 = ⟨𝐸, 𝐸⟩
57	56	eqcomi 2745	. . . . . . . 8 ⊢ ⟨𝐸, 𝐸⟩ = 𝑂
58	57	opeq1i 4833	. . . . . . 7 ⊢ ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩ = ⟨𝑂, 𝑟⟩
59	58	sneqi 4597	. . . . . 6 ⊢ {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} = {⟨𝑂, 𝑟⟩}
60	59	eqeq2i 2749	. . . . 5 ⊢ (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ 𝑀 = {⟨𝑂, 𝑟⟩})
61	60	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ 𝑀 = {⟨𝑂, 𝑟⟩}))
62	61	rexbidv 3175	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨𝑂, 𝑟⟩}))
63	55, 62	bitrd 278	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨𝑂, 𝑟⟩}))
64	16, 63	bitrd 278	1 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀 ∈ (Base‘𝐴) ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨𝑂, 𝑟⟩}))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  ∃wrex 3073  Vcvv 3445   ⊆ wss 3910  {csn 4586  ⟨cop 4592   × cxp 5631  ⟶wf 6492  –1-1-onto→wf1o 6495  ‘cfv 6496  (class class class)co 7357   ↑_m cmap 8765  Fincfn 8883  Basecbs 17083  Ringcrg 19964   Mat cmat 21754

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-tp 4591  df-op 4593  df-ot 4595  df-uni 4866  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8093  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-er 8648  df-map 8767  df-ixp 8836  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-fsupp 9306  df-sup 9378  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-nn 12154  df-2 12216  df-3 12217  df-4 12218  df-5 12219  df-6 12220  df-7 12221  df-8 12222  df-9 12223  df-n0 12414  df-z 12500  df-dec 12619  df-uz 12764  df-fz 13425  df-struct 17019  df-sets 17036  df-slot 17054  df-ndx 17066  df-base 17084  df-ress 17113  df-plusg 17146  df-mulr 17147  df-sca 17149  df-vsca 17150  df-ip 17151  df-tset 17152  df-ple 17153  df-ds 17155  df-hom 17157  df-cco 17158  df-0g 17323  df-prds 17329  df-pws 17331  df-sra 20633  df-rgmod 20634  df-dsmm 21138  df-frlm 21153  df-mat 21755

This theorem is referenced by:  mat1dimbas  21821  mat1dimcrng  21826  mat1scmat  21888