Theorem mavmulcl 20863

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 20861	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) = (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))))
10		ringcmn 19057	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ CMnd)
11	5, 10	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ CMnd)
12	11	adantr 473	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → 𝑅 ∈ CMnd)
13	6	adantr 473	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → 𝑁 ∈ Fin)
14	5	ad2antrr 713	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑅 ∈ Ring)
15	1, 3	matbas2 20737	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝐵 ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)) = (Base‘𝐴))
16	6, 5, 15	syl2anc 576	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)) = (Base‘𝐴))
17	7, 16	eleqtrrd 2869	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (𝐵 ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)))
18		elmapi 8230	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑋 ∈ (𝐵 ↑𝑚 (𝑁 × 𝑁)) → 𝑋:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐵)
19	17, 18	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑋:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐵)
20	19	ad2antrr 713	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑋:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐵)
21		simpr 477	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → 𝑖 ∈ 𝑁)
22	21	adantr 473	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑖 ∈ 𝑁)
23		simpr 477	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑗 ∈ 𝑁)
24	20, 22, 23	fovrnd 7138	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → (𝑖𝑋𝑗) ∈ 𝐵)
25		elmapi 8230	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑌 ∈ (𝐵 ↑𝑚 𝑁) → 𝑌:𝑁⟶𝐵)
26	8, 25	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑌:𝑁⟶𝐵)
27	26	ad2antrr 713	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑌:𝑁⟶𝐵)
28	27, 23	ffvelrnd 6679	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → (𝑌‘𝑗) ∈ 𝐵)
29	3, 4	ringcl 19037	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑖𝑋𝑗) ∈ 𝐵 ∧ (𝑌‘𝑗) ∈ 𝐵) → ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)) ∈ 𝐵)
30	14, 24, 28, 29	syl3anc 1351	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)) ∈ 𝐵)
31	30	ralrimiva 3132	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → ∀𝑗 ∈ 𝑁 ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)) ∈ 𝐵)
32	3, 12, 13, 31	gsummptcl 18843	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))) ∈ 𝐵)
33	32	ralrimiva 3132	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑖 ∈ 𝑁 (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))) ∈ 𝐵)
34	3	fvexi 6515	. . . . 5 ⊢ 𝐵 ∈ V
35		elmapg 8221	. . . . 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))
36	34, 6, 35	sylancr 578	. . . 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))
37		eqid 2778	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))) = (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))))
38	37	fmpt 6699	. . . 4 ⊢ (∀𝑖 ∈ 𝑁 (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))) ∈ 𝐵 ↔ (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))):𝑁⟶𝐵)
39	36, 38	syl6rbbr 282	. . 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 224	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))) ∈ (𝐵 ↑𝑚 𝑁))
41	9, 40	eqeltrd 2866	1 ⊢ (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) ∈ (𝐵 ↑𝑚 𝑁))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 387   = wceq 1507   ∈ wcel 2050  ∀wral 3088  Vcvv 3415  ⟨cop 4448   ↦ cmpt 5009   × cxp 5406  ⟶wf 6186  ‘cfv 6190  (class class class)co 6978   ↑_𝑚 cmap 8208  Fincfn 8308  Basecbs 16342  ._rcmulr 16425   Σ_g cgsu 16573  CMndccmn 18669  Ringcrg 19023   Mat cmat 20723   maVecMul cmvmul 20856

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1758  ax-4 1772  ax-5 1869  ax-6 1928  ax-7 1965  ax-8 2052  ax-9 2059  ax-10 2079  ax-11 2093  ax-12 2106  ax-13 2301  ax-ext 2750  ax-rep 5050  ax-sep 5061  ax-nul 5068  ax-pow 5120  ax-pr 5187  ax-un 7281  ax-cnex 10393  ax-resscn 10394  ax-1cn 10395  ax-icn 10396  ax-addcl 10397  ax-addrcl 10398  ax-mulcl 10399  ax-mulrcl 10400  ax-mulcom 10401  ax-addass 10402  ax-mulass 10403  ax-distr 10404  ax-i2m1 10405  ax-1ne0 10406  ax-1rid 10407  ax-rnegex 10408  ax-rrecex 10409  ax-cnre 10410  ax-pre-lttri 10411  ax-pre-lttrn 10412  ax-pre-ltadd 10413  ax-pre-mulgt0 10414

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 834  df-3or 1069  df-3an 1070  df-tru 1510  df-ex 1743  df-nf 1747  df-sb 2016  df-mo 2547  df-eu 2583  df-clab 2759  df-cleq 2771  df-clel 2846  df-nfc 2918  df-ne 2968  df-nel 3074  df-ral 3093  df-rex 3094  df-reu 3095  df-rmo 3096  df-rab 3097  df-v 3417  df-sbc 3684  df-csb 3789  df-dif 3834  df-un 3836  df-in 3838  df-ss 3845  df-pss 3847  df-nul 4181  df-if 4352  df-pw 4425  df-sn 4443  df-pr 4445  df-tp 4447  df-op 4449  df-ot 4451  df-uni 4714  df-int 4751  df-iun 4795  df-br 4931  df-opab 4993  df-mpt 5010  df-tr 5032  df-id 5313  df-eprel 5318  df-po 5327  df-so 5328  df-fr 5367  df-se 5368  df-we 5369  df-xp 5414  df-rel 5415  df-cnv 5416  df-co 5417  df-dm 5418  df-rn 5419  df-res 5420  df-ima 5421  df-pred 5988  df-ord 6034  df-on 6035  df-lim 6036  df-suc 6037  df-iota 6154  df-fun 6192  df-fn 6193  df-f 6194  df-f1 6195  df-fo 6196  df-f1o 6197  df-fv 6198  df-isom 6199  df-riota 6939  df-ov 6981  df-oprab 6982  df-mpo 6983  df-om 7399  df-1st 7503  df-2nd 7504  df-supp 7636  df-wrecs 7752  df-recs 7814  df-rdg 7852  df-1o 7907  df-oadd 7911  df-er 8091  df-map 8210  df-ixp 8262  df-en 8309  df-dom 8310  df-sdom 8311  df-fin 8312  df-fsupp 8631  df-sup 8703  df-oi 8771  df-card 9164  df-pnf 10478  df-mnf 10479  df-xr 10480  df-ltxr 10481  df-le 10482  df-sub 10674  df-neg 10675  df-nn 11442  df-2 11506  df-3 11507  df-4 11508  df-5 11509  df-6 11510  df-7 11511  df-8 11512  df-9 11513  df-n0 11711  df-z 11797  df-dec 11915  df-uz 12062  df-fz 12712  df-fzo 12853  df-seq 13188  df-hash 13509  df-struct 16344  df-ndx 16345  df-slot 16346  df-base 16348  df-sets 16349  df-ress 16350  df-plusg 16437  df-mulr 16438  df-sca 16440  df-vsca 16441  df-ip 16442  df-tset 16443  df-ple 16444  df-ds 16446  df-hom 16448  df-cco 16449  df-0g 16574  df-gsum 16575  df-prds 16580  df-pws 16582  df-mgm 17713  df-sgrp 17755  df-mnd 17766  df-grp 17897  df-minusg 17898  df-cntz 18221  df-cmn 18671  df-abl 18672  df-mgp 18966  df-ur 18978  df-ring 19025  df-sra 19669  df-rgmod 19670  df-dsmm 20581  df-frlm 20596  df-mat 20724  df-mvmul 20857

This theorem is referenced by:  mavmulass  20865  slesolex  20998