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

Theorem matgsum 21049
 Description: Finite commutative sums in a matrix algebra are taken componentwise. (Contributed by AV, 26-Sep-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
matgsum.a 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
matgsum.b 𝐵 = (Base‘𝐴)
matgsum.z 0 = (0g𝐴)
matgsum.i (𝜑𝑁 ∈ Fin)
matgsum.j (𝜑𝐽𝑊)
matgsum.r (𝜑𝑅 ∈ Ring)
matgsum.f ((𝜑𝑦𝐽) → (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈) ∈ 𝐵)
matgsum.w (𝜑 → (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈)) finSupp 0 )
Assertion
Ref Expression
matgsum (𝜑 → (𝐴 Σg (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈))) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈))))
Distinct variable groups:   𝑖,𝐽,𝑗,𝑦   𝑖,𝑁,𝑗,𝑦   𝑅,𝑖,𝑗,𝑦   𝜑,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑖,𝑗)   𝐴(𝑦,𝑖,𝑗)   𝐵(𝑦,𝑖,𝑗)   𝑈(𝑦,𝑖,𝑗)   𝑊(𝑦,𝑖,𝑗)   0 (𝑦,𝑖,𝑗)

Proof of Theorem matgsum
Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 matgsum.j . . . 4 (𝜑𝐽𝑊)
21mptexd 6964 . . 3 (𝜑 → (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈)) ∈ V)
3 matgsum.a . . . . 5 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
43ovexi 7169 . . . 4 𝐴 ∈ V
54a1i 11 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ V)
6 ovexd 7170 . . 3 (𝜑 → (𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁)) ∈ V)
7 matgsum.i . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ Fin)
8 matgsum.r . . . . 5 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
9 eqid 2798 . . . . . 6 (𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁)) = (𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))
103, 9matbas 21025 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (Base‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))) = (Base‘𝐴))
117, 8, 10syl2anc 587 . . . 4 (𝜑 → (Base‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))) = (Base‘𝐴))
1211eqcomd 2804 . . 3 (𝜑 → (Base‘𝐴) = (Base‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))))
133, 9matplusg 21026 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (+g‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))) = (+g𝐴))
147, 8, 13syl2anc 587 . . . 4 (𝜑 → (+g‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))) = (+g𝐴))
1514eqcomd 2804 . . 3 (𝜑 → (+g𝐴) = (+g‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))))
162, 5, 6, 12, 15gsumpropd 17882 . 2 (𝜑 → (𝐴 Σg (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈))) = ((𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁)) Σg (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈))))
17 mpompts 7747 . . . . . 6 (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈) = (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈)
1817a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈) = (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))
1918mpteq2dv 5126 . . . 4 (𝜑 → (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈)) = (𝑦𝐽 ↦ (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈)))
2019oveq2d 7151 . . 3 (𝜑 → ((𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁)) Σg (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈))) = ((𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁)) Σg (𝑦𝐽 ↦ (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))))
21 eqid 2798 . . . 4 (Base‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))) = (Base‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁)))
22 eqid 2798 . . . 4 (0g‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))) = (0g‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁)))
23 xpfi 8775 . . . . 5 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑁 ∈ Fin) → (𝑁 × 𝑁) ∈ Fin)
247, 7, 23syl2anc 587 . . . 4 (𝜑 → (𝑁 × 𝑁) ∈ Fin)
25 matgsum.f . . . . . 6 ((𝜑𝑦𝐽) → (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈) ∈ 𝐵)
26 matgsum.b . . . . . 6 𝐵 = (Base‘𝐴)
2725, 26eleqtrdi 2900 . . . . 5 ((𝜑𝑦𝐽) → (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈) ∈ (Base‘𝐴))
2817eqcomi 2807 . . . . . 6 (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈)
2928a1i 11 . . . . 5 ((𝜑𝑦𝐽) → (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈))
307, 8jca 515 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring))
3130adantr 484 . . . . . 6 ((𝜑𝑦𝐽) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring))
3231, 10syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑦𝐽) → (Base‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))) = (Base‘𝐴))
3327, 29, 323eltr4d 2905 . . . 4 ((𝜑𝑦𝐽) → (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈) ∈ (Base‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))))
34 matgsum.w . . . . . 6 (𝜑 → (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈)) finSupp 0 )
3528mpteq2i 5122 . . . . . 6 (𝑦𝐽 ↦ (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈)) = (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈))
36 matgsum.z . . . . . . 7 0 = (0g𝐴)
3736eqcomi 2807 . . . . . 6 (0g𝐴) = 0
3834, 35, 373brtr4g 5064 . . . . 5 (𝜑 → (𝑦𝐽 ↦ (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈)) finSupp (0g𝐴))
393, 9mat0 21029 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (0g‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))) = (0g𝐴))
407, 8, 39syl2anc 587 . . . . 5 (𝜑 → (0g‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))) = (0g𝐴))
4138, 40breqtrrd 5058 . . . 4 (𝜑 → (𝑦𝐽 ↦ (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈)) finSupp (0g‘(𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁))))
429, 21, 22, 24, 1, 8, 33, 41frlmgsum 20465 . . 3 (𝜑 → ((𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁)) Σg (𝑦𝐽 ↦ (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))) = (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (𝑅 Σg (𝑦𝐽(1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))))
4320, 42eqtrd 2833 . 2 (𝜑 → ((𝑅 freeLMod (𝑁 × 𝑁)) Σg (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈))) = (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (𝑅 Σg (𝑦𝐽(1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))))
44 fvex 6658 . . . . . . . 8 (2nd𝑧) ∈ V
45 csbov2g 7181 . . . . . . . 8 ((2nd𝑧) ∈ V → (2nd𝑧) / 𝑗(𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈)) = (𝑅 Σg (2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈)))
4644, 45ax-mp 5 . . . . . . 7 (2nd𝑧) / 𝑗(𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈)) = (𝑅 Σg (2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈))
4746csbeq2i 3836 . . . . . 6 (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗(𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈)) = (1st𝑧) / 𝑖(𝑅 Σg (2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈))
48 fvex 6658 . . . . . . 7 (1st𝑧) ∈ V
49 csbov2g 7181 . . . . . . 7 ((1st𝑧) ∈ V → (1st𝑧) / 𝑖(𝑅 Σg (2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈)) = (𝑅 Σg (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈)))
5048, 49ax-mp 5 . . . . . 6 (1st𝑧) / 𝑖(𝑅 Σg (2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈)) = (𝑅 Σg (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈))
51 csbmpt2 5410 . . . . . . . . . 10 ((2nd𝑧) ∈ V → (2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈) = (𝑦𝐽(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))
5244, 51ax-mp 5 . . . . . . . . 9 (2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈) = (𝑦𝐽(2nd𝑧) / 𝑗𝑈)
5352csbeq2i 3836 . . . . . . . 8 (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈) = (1st𝑧) / 𝑖(𝑦𝐽(2nd𝑧) / 𝑗𝑈)
54 csbmpt2 5410 . . . . . . . . 9 ((1st𝑧) ∈ V → (1st𝑧) / 𝑖(𝑦𝐽(2nd𝑧) / 𝑗𝑈) = (𝑦𝐽(1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))
5548, 54ax-mp 5 . . . . . . . 8 (1st𝑧) / 𝑖(𝑦𝐽(2nd𝑧) / 𝑗𝑈) = (𝑦𝐽(1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈)
5653, 55eqtri 2821 . . . . . . 7 (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈) = (𝑦𝐽(1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈)
5756oveq2i 7146 . . . . . 6 (𝑅 Σg (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗(𝑦𝐽𝑈)) = (𝑅 Σg (𝑦𝐽(1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))
5847, 50, 573eqtrri 2826 . . . . 5 (𝑅 Σg (𝑦𝐽(1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈)) = (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗(𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈))
5958mpteq2i 5122 . . . 4 (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (𝑅 Σg (𝑦𝐽(1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))) = (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗(𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈)))
60 mpompts 7747 . . . 4 (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈))) = (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗(𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈)))
6159, 60eqtr4i 2824 . . 3 (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (𝑅 Σg (𝑦𝐽(1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈)))
6261a1i 11 . 2 (𝜑 → (𝑧 ∈ (𝑁 × 𝑁) ↦ (𝑅 Σg (𝑦𝐽(1st𝑧) / 𝑖(2nd𝑧) / 𝑗𝑈))) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈))))
6316, 43, 623eqtrd 2837 1 (𝜑 → (𝐴 Σg (𝑦𝐽 ↦ (𝑖𝑁, 𝑗𝑁𝑈))) = (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑦𝐽𝑈))))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  Vcvv 3441  ⦋csb 3828   class class class wbr 5030   ↦ cmpt 5110   × cxp 5517  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135   ∈ cmpo 7137  1st c1st 7671  2nd c2nd 7672  Fincfn 8494   finSupp cfsupp 8819  Basecbs 16477  +gcplusg 16559  0gc0g 16707   Σg cgsu 16708  Ringcrg 19293   freeLMod cfrlm 20439   Mat cmat 21019 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 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7443  ax-cnex 10584  ax-resscn 10585  ax-1cn 10586  ax-icn 10587  ax-addcl 10588  ax-addrcl 10589  ax-mulcl 10590  ax-mulrcl 10591  ax-mulcom 10592  ax-addass 10593  ax-mulass 10594  ax-distr 10595  ax-i2m1 10596  ax-1ne0 10597  ax-1rid 10598  ax-rnegex 10599  ax-rrecex 10600  ax-cnre 10601  ax-pre-lttri 10602  ax-pre-lttrn 10603  ax-pre-ltadd 10604  ax-pre-mulgt0 10605 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-ot 4534  df-uni 4801  df-int 4839  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-se 5479  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-isom 6333  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-om 7563  df-1st 7673  df-2nd 7674  df-supp 7816  df-wrecs 7932  df-recs 7993  df-rdg 8031  df-1o 8087  df-oadd 8091  df-er 8274  df-map 8393  df-ixp 8447  df-en 8495  df-dom 8496  df-sdom 8497  df-fin 8498  df-fsupp 8820  df-sup 8892  df-oi 8960  df-card 9354  df-pnf 10668  df-mnf 10669  df-xr 10670  df-ltxr 10671  df-le 10672  df-sub 10863  df-neg 10864  df-nn 11628  df-2 11690  df-3 11691  df-4 11692  df-5 11693  df-6 11694  df-7 11695  df-8 11696  df-9 11697  df-n0 11888  df-z 11972  df-dec 12089  df-uz 12234  df-fz 12888  df-fzo 13031  df-seq 13367  df-hash 13689  df-struct 16479  df-ndx 16480  df-slot 16481  df-base 16483  df-sets 16484  df-ress 16485  df-plusg 16572  df-mulr 16573  df-sca 16575  df-vsca 16576  df-ip 16577  df-tset 16578  df-ple 16579  df-ds 16581  df-hom 16583  df-cco 16584  df-0g 16709  df-gsum 16710  df-prds 16715  df-pws 16717  df-mgm 17846  df-sgrp 17895  df-mnd 17906  df-mhm 17950  df-grp 18100  df-minusg 18101  df-sbg 18102  df-subg 18271  df-cntz 18442  df-cmn 18903  df-abl 18904  df-mgp 19236  df-ur 19248  df-ring 19295  df-subrg 19529  df-lmod 19632  df-lss 19700  df-sra 19940  df-rgmod 19941  df-dsmm 20425  df-frlm 20440  df-mat 21020 This theorem is referenced by:  decpmatmul  21384  pmatcollpw2  21390
 Copyright terms: Public domain W3C validator