Theorem mavmulcl 22867

Description: Multiplication of an NxN matrix with an N-dimensional vector results in an N-dimensional vector. (Contributed by AV, 6-Dec-2018.) (Revised by AV, 23-Feb-2019.) (Proof shortened by AV, 23-Jul-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
mavmulcl.a	⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
mavmulcl.m	⊢ × = (𝑅 maVecMul ⟨𝑁, 𝑁⟩)
mavmulcl.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
mavmulcl.t	⊢ · = (.r‘𝑅)
mavmulcl.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
mavmulcl.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ Fin)
mavmulcl.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
mavmulcl.y	⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ (𝐵 ↑m 𝑁))

Assertion

Ref	Expression
mavmulcl	⊢ (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) ∈ (𝐵 ↑m 𝑁))

Proof of Theorem mavmulcl

Dummy variables 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mavmulcl.a	. . 3 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
2		mavmulcl.m	. . 3 ⊢ × = (𝑅 maVecMul ⟨𝑁, 𝑁⟩)
3		mavmulcl.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
4		mavmulcl.t	. . 3 ⊢ · = (.r‘𝑅)
5		mavmulcl.r	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
6		mavmulcl.n	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ Fin)
7		mavmulcl.x	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (Base‘𝐴))
8		mavmulcl.y	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ (𝐵 ↑m 𝑁))
9	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8	mavmulval 22865	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) = (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))))
10		ringcmn 20516	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ CMnd)
11	5, 10	syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ CMnd)
12	11	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → 𝑅 ∈ CMnd)
13	6	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → 𝑁 ∈ Fin)
14	5	ad2antrr 739	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑅 ∈ Ring)
15	1, 3	matbas2 22741	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝐵 ↑m (𝑁 × 𝑁)) = (Base‘𝐴))
16	6, 5, 15	syl2anc 596	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ↑m (𝑁 × 𝑁)) = (Base‘𝐴))
17	7, 16	eleqtrrd 2863	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (𝐵 ↑m (𝑁 × 𝑁)))
18		elmapi 8872	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑋 ∈ (𝐵 ↑m (𝑁 × 𝑁)) → 𝑋:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐵)
19	17, 18	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑋:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐵)
20	19	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑋:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐵)
21		simpr 490	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → 𝑖 ∈ 𝑁)
22	21	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑖 ∈ 𝑁)
23		simpr 490	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑗 ∈ 𝑁)
24	20, 22, 23	fovcdmd 7593	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → (𝑖𝑋𝑗) ∈ 𝐵)
25		elmapi 8872	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑌 ∈ (𝐵 ↑m 𝑁) → 𝑌:𝑁⟶𝐵)
26	8, 25	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑌:𝑁⟶𝐵)
27	26	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑌:𝑁⟶𝐵)
28	27, 23	ffvelcdmd 7085	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → (𝑌‘𝑗) ∈ 𝐵)
29	3, 4	ringcl 20482	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑖𝑋𝑗) ∈ 𝐵 ∧ (𝑌‘𝑗) ∈ 𝐵) → ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)) ∈ 𝐵)
30	14, 24, 28, 29	syl3anc 1398	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)) ∈ 𝐵)
31	30	ralrimiva 3154	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → ∀𝑗 ∈ 𝑁 ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)) ∈ 𝐵)
32	3, 12, 13, 31	gsummptcl 20186	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))) ∈ 𝐵)
33	32	ralrimiva 3154	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑖 ∈ 𝑁 (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))) ∈ 𝐵)
34		eqid 2760	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))) = (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))))
35	34	fmpt 7110	. . . 4 ⊢ (∀𝑖 ∈ 𝑁 (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))) ∈ 𝐵 ↔ (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))):𝑁⟶𝐵)
36	3	fvexi 6899	. . . . 5 ⊢ 𝐵 ∈ V
37		elmapg 8862	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ V ∧ 𝑁 ∈ Fin) → ((𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))) ∈ (𝐵 ↑m 𝑁) ↔ (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))):𝑁⟶𝐵))
38	36, 6, 37	sylancr 599	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))) ∈ (𝐵 ↑m 𝑁) ↔ (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))):𝑁⟶𝐵))
39	35, 38	bitr4id 293	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∀𝑖 ∈ 𝑁 (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))) ∈ 𝐵 ↔ (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))) ∈ (𝐵 ↑m 𝑁)))
40	33, 39	mpbid 235	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))) ∈ (𝐵 ↑m 𝑁))
41	9, 40	eqeltrd 2860	1 ⊢ (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) ∈ (𝐵 ↑m 𝑁))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  Vcvv 3450  ⟨cop 4834   ↦ cmpt 5185   × cxp 5648  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   ↑_m cmap 8850  Fincfn 8976  Basecbs 17392  ._rcmulr 17434   Σ_g cgsu 17616  CMndccmn 19999  Ringcrg 20464   Mat cmat 22727   maVecMul cmvmul 22860

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-ot 4858  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8180  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-er 8720  df-map 8852  df-ixp 8929  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-fsupp 9357  df-sup 9437  df-oi 9507  df-card 10023  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-5 12411  df-6 12412  df-7 12413  df-8 12414  df-9 12415  df-n0 12610  df-z 12697  df-dec 12818  df-uz 12969  df-fz 13643  df-fzo 13792  df-seq 14148  df-hash 14478  df-struct 17330  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-mulr 17447  df-sca 17449  df-vsca 17450  df-ip 17451  df-tset 17452  df-ple 17453  df-ds 17455  df-hom 17457  df-cco 17458  df-0g 17617  df-gsum 17618  df-prds 17623  df-pws 17625  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-grp 19152  df-minusg 19153  df-cntz 19536  df-cmn 20001  df-abl 20002  df-mgp 20366  df-ur 20413  df-ring 20466  df-sra 21453  df-rgmod 21454  df-dsmm 22043  df-frlm 22058  df-mat 22728  df-mvmul 22861

This theorem is used by:  mavmulass  22869  slesolex  23005