Theorem mat1dimelbas 22493

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 9082	. . . 4 ⊢ {𝐸} ∈ Fin
2		simpl 482	. . . 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 22443	. . . . . 6 ⊢ (({𝐸} ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝐵 ↑m ({𝐸} × {𝐸})) = (Base‘𝐴))
6	5	eqcomd 2741	. . . . 5 ⊢ (({𝐸} ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (Base‘𝐴) = (𝐵 ↑m ({𝐸} × {𝐸})))
7	6	eleq2d 2825	. . . 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 6921	. . . 4 ⊢ 𝐵 ∈ V
10		snex 5442	. . . . . 6 ⊢ {𝐸} ∈ V
11	10, 10	pm3.2i 470	. . . . 5 ⊢ ({𝐸} ∈ V ∧ {𝐸} ∈ V)
12		xpexg 7769	. . . . 5 ⊢ (({𝐸} ∈ V ∧ {𝐸} ∈ V) → ({𝐸} × {𝐸}) ∈ V)
13	11, 12	mp1i 13	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → ({𝐸} × {𝐸}) ∈ V)
14		elmapg 8878	. . . 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 279	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀 ∈ (Base‘𝐴) ↔ 𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵))
17		xpsng 7159	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐸 ∈ 𝑉 ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → ({𝐸} × {𝐸}) = {⟨𝐸, 𝐸⟩})
18	17	anidms 566	. . . . . . 7 ⊢ (𝐸 ∈ 𝑉 → ({𝐸} × {𝐸}) = {⟨𝐸, 𝐸⟩})
19	18	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → ({𝐸} × {𝐸}) = {⟨𝐸, 𝐸⟩})
20	19	feq2d 6723	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵 ↔ 𝑀:{⟨𝐸, 𝐸⟩}⟶𝐵))
21		opex 5475	. . . . . . 7 ⊢ ⟨𝐸, 𝐸⟩ ∈ V
22	21	fsn2 7156	. . . . . 6 ⊢ (𝑀:{⟨𝐸, 𝐸⟩}⟶𝐵 ↔ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩}))
23		risset 3231	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑟 = (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩))
24		eqcom 2742	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑟 = (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
25	24	rexbii 3092	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑟 = (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
26	23, 25	sylbb 219	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 → ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
27	26	ad2antrl 728	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩})) → ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
28		eqeq1 2739	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩} → (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩} = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}))
29		opex 5475	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩ ∈ V
30		sneqbg 4848	. . . . . . . . . . . . . 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 2735	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ⟨𝐸, 𝐸⟩ = ⟨𝐸, 𝐸⟩
33		vex 3482	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ 𝑟 ∈ V
34	21, 33	opth2 5491	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩ = ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩ ↔ (⟨𝐸, 𝐸⟩ = ⟨𝐸, 𝐸⟩ ∧ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟))
35	32, 34	mpbiran 709	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩ = ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩ ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
36	31, 35	bitri 275	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ({⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩} = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟)
37	28, 36	bitrdi 287	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩} → (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟))
38	37	adantl 481	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩}) → (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) = 𝑟))
39	38	adantl 481	. . . . . . . . 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 3177	. . . . . . . 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 257	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ ((𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, (𝑀‘⟨𝐸, 𝐸⟩)⟩})) → ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩})
42	41	ex 412	. . . . . 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 242	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀:{⟨𝐸, 𝐸⟩}⟶𝐵 → ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}))
44	20, 43	sylbid 240	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵 → ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}))
45		f1o2sn 7162	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐸 ∈ 𝑉 ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})–1-1-onto→{𝑟})
46		f1of 6849	. . . . . . . . 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 714	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})⟶{𝑟})
49		snssi 4813	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑟 ∈ 𝐵 → {𝑟} ⊆ 𝐵)
50	49	adantl 481	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → {𝑟} ⊆ 𝐵)
51	48, 50	fssd 6754	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵)
52		feq1 6717	. . . . . 6 ⊢ (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} → (𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵 ↔ {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩}:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵))
53	51, 52	syl5ibrcom 247	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵) → (𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} → 𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵))
54	53	rexlimdva 3153	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} → 𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵))
55	44, 54	impbid 212	. . 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 2744	. . . . . . . 8 ⊢ ⟨𝐸, 𝐸⟩ = 𝑂
58	57	opeq1i 4881	. . . . . . 7 ⊢ ⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩ = ⟨𝑂, 𝑟⟩
59	58	sneqi 4642	. . . . . 6 ⊢ {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} = {⟨𝑂, 𝑟⟩}
60	59	eqeq2i 2748	. . . . 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 3177	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨⟨𝐸, 𝐸⟩, 𝑟⟩} ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨𝑂, 𝑟⟩}))
63	55, 62	bitrd 279	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀:({𝐸} × {𝐸})⟶𝐵 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨𝑂, 𝑟⟩}))
64	16, 63	bitrd 279	1 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉) → (𝑀 ∈ (Base‘𝐴) ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = {⟨𝑂, 𝑟⟩}))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1537   ∈ wcel 2106  ∃wrex 3068  Vcvv 3478   ⊆ wss 3963  {csn 4631  ⟨cop 4637   × cxp 5687  ⟶wf 6559  –1-1-onto→wf1o 6562  ‘cfv 6563  (class class class)co 7431   ↑_m cmap 8865  Fincfn 8984  Basecbs 17245  Ringcrg 20251   Mat cmat 22427

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5285  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-tp 4636  df-op 4638  df-ot 4640  df-uni 4913  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-supp 8185  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8505  df-er 8744  df-map 8867  df-ixp 8937  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-fsupp 9400  df-sup 9480  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-5 12330  df-6 12331  df-7 12332  df-8 12333  df-9 12334  df-n0 12525  df-z 12612  df-dec 12732  df-uz 12877  df-fz 13545  df-struct 17181  df-sets 17198  df-slot 17216  df-ndx 17228  df-base 17246  df-ress 17275  df-plusg 17311  df-mulr 17312  df-sca 17314  df-vsca 17315  df-ip 17316  df-tset 17317  df-ple 17318  df-ds 17320  df-hom 17322  df-cco 17323  df-0g 17488  df-prds 17494  df-pws 17496  df-sra 21190  df-rgmod 21191  df-dsmm 21770  df-frlm 21785  df-mat 22428

This theorem is referenced by:  mat1dimbas  22494  mat1dimcrng  22499  mat1scmat  22561