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

Theorem mdetero 20791
 Description: The determinant function is multilinear (additive and homogeneous for each row (matrices are given explicitly by their entries). Corollary 4.9 in [Lang] p. 515. (Contributed by SO, 16-Jul-2018.)
Hypotheses
Ref Expression
mdetero.d 𝐷 = (𝑁 maDet 𝑅)
mdetero.k 𝐾 = (Base‘𝑅)
mdetero.p + = (+g𝑅)
mdetero.t · = (.r𝑅)
mdetero.r (𝜑𝑅 ∈ CRing)
mdetero.n (𝜑𝑁 ∈ Fin)
mdetero.x ((𝜑𝑗𝑁) → 𝑋𝐾)
mdetero.y ((𝜑𝑗𝑁) → 𝑌𝐾)
mdetero.z ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑍𝐾)
mdetero.w (𝜑𝑊𝐾)
mdetero.i (𝜑𝐼𝑁)
mdetero.j (𝜑𝐽𝑁)
mdetero.ij (𝜑𝐼𝐽)
Assertion
Ref Expression
mdetero (𝜑 → (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, (𝑋 + (𝑊 · 𝑌)), if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) = (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))))
Distinct variable groups:   𝜑,𝑖,𝑗   𝑖,𝐾,𝑗   𝑖,𝑁,𝑗   𝑖,𝐼,𝑗   𝑖,𝐽,𝑗   𝑖,𝑋   𝑖,𝑌   𝑖,𝑊,𝑗   · ,𝑖,𝑗   + ,𝑖,𝑗
Allowed substitution hints:   𝐷(𝑖,𝑗)   𝑅(𝑖,𝑗)   𝑋(𝑗)   𝑌(𝑗)   𝑍(𝑖,𝑗)

Proof of Theorem mdetero
StepHypRef Expression
1 mdetero.d . . 3 𝐷 = (𝑁 maDet 𝑅)
2 mdetero.k . . 3 𝐾 = (Base‘𝑅)
3 mdetero.p . . 3 + = (+g𝑅)
4 mdetero.r . . 3 (𝜑𝑅 ∈ CRing)
5 mdetero.n . . 3 (𝜑𝑁 ∈ Fin)
6 mdetero.x . . . 4 ((𝜑𝑗𝑁) → 𝑋𝐾)
763adant2 1165 . . 3 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑋𝐾)
8 crngring 18919 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
94, 8syl 17 . . . . 5 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
1093ad2ant1 1167 . . . 4 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑅 ∈ Ring)
11 mdetero.w . . . . 5 (𝜑𝑊𝐾)
12113ad2ant1 1167 . . . 4 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑊𝐾)
13 mdetero.y . . . . 5 ((𝜑𝑗𝑁) → 𝑌𝐾)
14133adant2 1165 . . . 4 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑌𝐾)
15 mdetero.t . . . . 5 · = (.r𝑅)
162, 15ringcl 18922 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑊𝐾𝑌𝐾) → (𝑊 · 𝑌) ∈ 𝐾)
1710, 12, 14, 16syl3anc 1494 . . 3 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → (𝑊 · 𝑌) ∈ 𝐾)
18 mdetero.z . . . 4 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → 𝑍𝐾)
1914, 18ifcld 4353 . . 3 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍) ∈ 𝐾)
20 mdetero.i . . 3 (𝜑𝐼𝑁)
211, 2, 3, 4, 5, 7, 17, 19, 20mdetrlin2 20788 . 2 (𝜑 → (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, (𝑋 + (𝑊 · 𝑌)), if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) = ((𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) + (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, (𝑊 · 𝑌), if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍))))))
221, 2, 15, 4, 5, 14, 19, 11, 20mdetrsca2 20785 . . . 4 (𝜑 → (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, (𝑊 · 𝑌), if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) = (𝑊 · (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑌, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍))))))
23 eqid 2825 . . . . . 6 (0g𝑅) = (0g𝑅)
24 mdetero.j . . . . . 6 (𝜑𝐽𝑁)
25 mdetero.ij . . . . . 6 (𝜑𝐼𝐽)
261, 2, 23, 4, 5, 13, 18, 20, 24, 25mdetralt2 20790 . . . . 5 (𝜑 → (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑌, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) = (0g𝑅))
2726oveq2d 6926 . . . 4 (𝜑 → (𝑊 · (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑌, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍))))) = (𝑊 · (0g𝑅)))
282, 15, 23ringrz 18949 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑊𝐾) → (𝑊 · (0g𝑅)) = (0g𝑅))
299, 11, 28syl2anc 579 . . . 4 (𝜑 → (𝑊 · (0g𝑅)) = (0g𝑅))
3022, 27, 293eqtrd 2865 . . 3 (𝜑 → (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, (𝑊 · 𝑌), if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) = (0g𝑅))
3130oveq2d 6926 . 2 (𝜑 → ((𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) + (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, (𝑊 · 𝑌), if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍))))) = ((𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) + (0g𝑅)))
32 ringgrp 18913 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Grp)
339, 32syl 17 . . 3 (𝜑𝑅 ∈ Grp)
34 eqid 2825 . . . . . 6 (𝑁 Mat 𝑅) = (𝑁 Mat 𝑅)
35 eqid 2825 . . . . . 6 (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)) = (Base‘(𝑁 Mat 𝑅))
361, 34, 35, 2mdetf 20776 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → 𝐷:(Base‘(𝑁 Mat 𝑅))⟶𝐾)
374, 36syl 17 . . . 4 (𝜑𝐷:(Base‘(𝑁 Mat 𝑅))⟶𝐾)
387, 19ifcld 4353 . . . . 5 ((𝜑𝑖𝑁𝑗𝑁) → if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)) ∈ 𝐾)
3934, 2, 35, 5, 4, 38matbas2d 20603 . . . 4 (𝜑 → (𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍))) ∈ (Base‘(𝑁 Mat 𝑅)))
4037, 39ffvelrnd 6614 . . 3 (𝜑 → (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) ∈ 𝐾)
412, 3, 23grprid 17814 . . 3 ((𝑅 ∈ Grp ∧ (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) ∈ 𝐾) → ((𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) + (0g𝑅)) = (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))))
4233, 40, 41syl2anc 579 . 2 (𝜑 → ((𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) + (0g𝑅)) = (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))))
4321, 31, 423eqtrd 2865 1 (𝜑 → (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, (𝑋 + (𝑊 · 𝑌)), if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))) = (𝐷‘(𝑖𝑁, 𝑗𝑁 ↦ if(𝑖 = 𝐼, 𝑋, if(𝑖 = 𝐽, 𝑌, 𝑍)))))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 386   ∧ w3a 1111   = wceq 1656   ∈ wcel 2164   ≠ wne 2999  ifcif 4308  ⟶wf 6123  ‘cfv 6127  (class class class)co 6910   ↦ cmpt2 6912  Fincfn 8228  Basecbs 16229  +gcplusg 16312  .rcmulr 16313  0gc0g 16460  Grpcgrp 17783  Ringcrg 18908  CRingccrg 18909   Mat cmat 20587   maDet cmdat 20765 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1894  ax-4 1908  ax-5 2009  ax-6 2075  ax-7 2112  ax-8 2166  ax-9 2173  ax-10 2192  ax-11 2207  ax-12 2220  ax-13 2389  ax-ext 2803  ax-rep 4996  ax-sep 5007  ax-nul 5015  ax-pow 5067  ax-pr 5129  ax-un 7214  ax-inf2 8822  ax-cnex 10315  ax-resscn 10316  ax-1cn 10317  ax-icn 10318  ax-addcl 10319  ax-addrcl 10320  ax-mulcl 10321  ax-mulrcl 10322  ax-mulcom 10323  ax-addass 10324  ax-mulass 10325  ax-distr 10326  ax-i2m1 10327  ax-1ne0 10328  ax-1rid 10329  ax-rnegex 10330  ax-rrecex 10331  ax-cnre 10332  ax-pre-lttri 10333  ax-pre-lttrn 10334  ax-pre-ltadd 10335  ax-pre-mulgt0 10336  ax-addf 10338  ax-mulf 10339 This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 879  df-3or 1112  df-3an 1113  df-xor 1638  df-tru 1660  df-fal 1670  df-ex 1879  df-nf 1883  df-sb 2068  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4147  df-if 4309  df-pw 4382  df-sn 4400  df-pr 4402  df-tp 4404  df-op 4406  df-ot 4408  df-uni 4661  df-int 4700  df-iun 4744  df-iin 4745  df-br 4876  df-opab 4938  df-mpt 4955  df-tr 4978  df-id 5252  df-eprel 5257  df-po 5265  df-so 5266  df-fr 5305  df-se 5306  df-we 5307  df-xp 5352  df-rel 5353  df-cnv 5354  df-co 5355  df-dm 5356  df-rn 5357  df-res 5358  df-ima 5359  df-pred 5924  df-ord 5970  df-on 5971  df-lim 5972  df-suc 5973  df-iota 6090  df-fun 6129  df-fn 6130  df-f 6131  df-f1 6132  df-fo 6133  df-f1o 6134  df-fv 6135  df-isom 6136  df-riota 6871  df-ov 6913  df-oprab 6914  df-mpt2 6915  df-of 7162  df-om 7332  df-1st 7433  df-2nd 7434  df-supp 7565  df-tpos 7622  df-wrecs 7677  df-recs 7739  df-rdg 7777  df-1o 7831  df-2o 7832  df-oadd 7835  df-er 8014  df-map 8129  df-pm 8130  df-ixp 8182  df-en 8229  df-dom 8230  df-sdom 8231  df-fin 8232  df-fsupp 8551  df-sup 8623  df-oi 8691  df-card 9085  df-pnf 10400  df-mnf 10401  df-xr 10402  df-ltxr 10403  df-le 10404  df-sub 10594  df-neg 10595  df-div 11017  df-nn 11358  df-2 11421  df-3 11422  df-4 11423  df-5 11424  df-6 11425  df-7 11426  df-8 11427  df-9 11428  df-n0 11626  df-xnn0 11698  df-z 11712  df-dec 11829  df-uz 11976  df-rp 12120  df-fz 12627  df-fzo 12768  df-seq 13103  df-exp 13162  df-hash 13418  df-word 13582  df-lsw 13630  df-concat 13638  df-s1 13663  df-substr 13708  df-pfx 13757  df-splice 13864  df-reverse 13882  df-s2 13976  df-struct 16231  df-ndx 16232  df-slot 16233  df-base 16235  df-sets 16236  df-ress 16237  df-plusg 16325  df-mulr 16326  df-starv 16327  df-sca 16328  df-vsca 16329  df-ip 16330  df-tset 16331  df-ple 16332  df-ds 16334  df-unif 16335  df-hom 16336  df-cco 16337  df-0g 16462  df-gsum 16463  df-prds 16468  df-pws 16470  df-mre 16606  df-mrc 16607  df-acs 16609  df-mgm 17602  df-sgrp 17644  df-mnd 17655  df-mhm 17695  df-submnd 17696  df-grp 17786  df-minusg 17787  df-mulg 17902  df-subg 17949  df-ghm 18016  df-gim 18059  df-cntz 18107  df-oppg 18133  df-symg 18155  df-pmtr 18219  df-psgn 18268  df-evpm 18269  df-cmn 18555  df-abl 18556  df-mgp 18851  df-ur 18863  df-ring 18910  df-cring 18911  df-oppr 18984  df-dvdsr 19002  df-unit 19003  df-invr 19033  df-dvr 19044  df-rnghom 19078  df-drng 19112  df-subrg 19141  df-sra 19540  df-rgmod 19541  df-cnfld 20114  df-zring 20186  df-zrh 20219  df-dsmm 20446  df-frlm 20461  df-mat 20588  df-mdet 20766 This theorem is referenced by:  maducoeval2  20821  matunitlindflem1  33948
 Copyright terms: Public domain W3C validator