Theorem mavmulcl 22665

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 22663	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) = (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))))
10		ringcmn 20356	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ CMnd)
11	5, 10	syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ CMnd)
12	11	adantr 485	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → 𝑅 ∈ CMnd)
13	6	adantr 485	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → 𝑁 ∈ Fin)
14	5	ad2antrr 738	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑅 ∈ Ring)
15	1, 3	matbas2 22539	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝐵 ↑m (𝑁 × 𝑁)) = (Base‘𝐴))
16	6, 5, 15	syl2anc 595	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐵 ↑m (𝑁 × 𝑁)) = (Base‘𝐴))
17	7, 16	eleqtrrd 2868	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ (𝐵 ↑m (𝑁 × 𝑁)))
18		elmapi 8834	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑋 ∈ (𝐵 ↑m (𝑁 × 𝑁)) → 𝑋:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐵)
19	17, 18	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑋:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐵)
20	19	ad2antrr 738	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑋:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐵)
21		simpr 489	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → 𝑖 ∈ 𝑁)
22	21	adantr 485	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑖 ∈ 𝑁)
23		simpr 489	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑗 ∈ 𝑁)
24	20, 22, 23	fovcdmd 7572	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → (𝑖𝑋𝑗) ∈ 𝐵)
25		elmapi 8834	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑌 ∈ (𝐵 ↑m 𝑁) → 𝑌:𝑁⟶𝐵)
26	8, 25	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑌:𝑁⟶𝐵)
27	26	ad2antrr 738	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → 𝑌:𝑁⟶𝐵)
28	27, 23	ffvelcdmd 7070	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → (𝑌‘𝑗) ∈ 𝐵)
29	3, 4	ringcl 20323	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑖𝑋𝑗) ∈ 𝐵 ∧ (𝑌‘𝑗) ∈ 𝐵) → ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)) ∈ 𝐵)
30	14, 24, 28, 29	syl3anc 1394	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) ∧ 𝑗 ∈ 𝑁) → ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)) ∈ 𝐵)
31	30	ralrimiva 3157	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → ∀𝑗 ∈ 𝑁 ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)) ∈ 𝐵)
32	3, 12, 13, 31	gsummptcl 20028	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ 𝑁) → (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))) ∈ 𝐵)
33	32	ralrimiva 3157	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑖 ∈ 𝑁 (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))) ∈ 𝐵)
34		eqid 2765	. . . . 5 ⊢ (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗))))) = (𝑖 ∈ 𝑁 ↦ (𝑅 Σg (𝑗 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑖𝑋𝑗) · (𝑌‘𝑗)))))
35	34	fmpt 7095	. . . 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 6885	. . . . 5 ⊢ 𝐵 ∈ V
37		elmapg 8824	. . . . 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 598	. . . 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 2865	1 ⊢ (𝜑 → (𝑋 × 𝑌) ∈ (𝐵 ↑m 𝑁))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   = wceq 1563   ∈ wcel 2145  ∀wral 3079  Vcvv 3457  ⟨cop 4591   ↦ cmpt 5186   × cxp 5650  ⟶wf 6521  ‘cfv 6525  (class class class)co 7400   ↑_m cmap 8812  Fincfn 8931  Basecbs 17259  ._rcmulr 17301   Σ_g cgsu 17483  CMndccmn 19841  Ringcrg 20306   Mat cmat 22525   maVecMul cmvmul 22658

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5327  ax-pr 5395  ax-un 7722  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-tp 4590  df-op 4592  df-ot 4594  df-uni 4869  df-int 4909  df-iun 4954  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5547  df-eprel 5552  df-po 5560  df-so 5561  df-fr 5605  df-se 5606  df-we 5607  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6292  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-isom 6534  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8145  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-1o 8441  df-er 8682  df-map 8814  df-ixp 8884  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-fin 8935  df-fsupp 9310  df-sup 9390  df-oi 9460  df-card 9913  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-nn 12225  df-2 12294  df-3 12295  df-4 12296  df-5 12297  df-6 12298  df-7 12299  df-8 12300  df-9 12301  df-n0 12496  df-z 12583  df-dec 12703  df-uz 12854  df-fz 13527  df-fzo 13674  df-seq 14029  df-hash 14358  df-struct 17197  df-sets 17214  df-slot 17232  df-ndx 17244  df-base 17260  df-ress 17281  df-plusg 17313  df-mulr 17314  df-sca 17316  df-vsca 17317  df-ip 17318  df-tset 17319  df-ple 17320  df-ds 17322  df-hom 17324  df-cco 17325  df-0g 17484  df-gsum 17485  df-prds 17490  df-pws 17492  df-mgm 18688  df-sgrp 18767  df-mnd 18783  df-grp 18993  df-minusg 18994  df-cntz 19378  df-cmn 19843  df-abl 19844  df-mgp 20208  df-ur 20255  df-ring 20308  df-sra 21263  df-rgmod 21264  df-dsmm 21842  df-frlm 21857  df-mat 22526  df-mvmul 22659

This theorem is referenced by:  mavmulass  22667  slesolex  22800