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

Theorem mdetero 22111
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 ๐ท = (๐‘ maDet ๐‘…)
mdetero.k ๐พ = (Baseโ€˜๐‘…)
mdetero.p + = (+gโ€˜๐‘…)
mdetero.t ยท = (.rโ€˜๐‘…)
mdetero.r (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ CRing)
mdetero.n (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ Fin)
mdetero.x ((๐œ‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐พ)
mdetero.y ((๐œ‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐พ)
mdetero.z ((๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐พ)
mdetero.w (๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ ๐พ)
mdetero.i (๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘)
mdetero.j (๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โˆˆ ๐‘)
mdetero.ij (๐œ‘ โ†’ ๐ผ โ‰  ๐ฝ)
Assertion
Ref Expression
mdetero (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, (๐‘‹ + (๐‘Š ยท ๐‘Œ)), if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) = (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))))
Distinct variable groups:   ๐œ‘,๐‘–,๐‘—   ๐‘–,๐พ,๐‘—   ๐‘–,๐‘,๐‘—   ๐‘–,๐ผ,๐‘—   ๐‘–,๐ฝ,๐‘—   ๐‘–,๐‘‹   ๐‘–,๐‘Œ   ๐‘–,๐‘Š,๐‘—   ยท ,๐‘–,๐‘—   + ,๐‘–,๐‘—
Allowed substitution hints:   ๐ท(๐‘–,๐‘—)   ๐‘…(๐‘–,๐‘—)   ๐‘‹(๐‘—)   ๐‘Œ(๐‘—)   ๐‘(๐‘–,๐‘—)

Proof of Theorem mdetero
StepHypRef Expression
1 mdetero.d . . 3 ๐ท = (๐‘ maDet ๐‘…)
2 mdetero.k . . 3 ๐พ = (Baseโ€˜๐‘…)
3 mdetero.p . . 3 + = (+gโ€˜๐‘…)
4 mdetero.r . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ CRing)
5 mdetero.n . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ Fin)
6 mdetero.x . . . 4 ((๐œ‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐พ)
763adant2 1131 . . 3 ((๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐พ)
8 crngring 20067 . . . . . 6 (๐‘… โˆˆ CRing โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring)
94, 8syl 17 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring)
1093ad2ant1 1133 . . . 4 ((๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring)
11 mdetero.w . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ ๐พ)
12113ad2ant1 1133 . . . 4 ((๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ ๐‘Š โˆˆ ๐พ)
13 mdetero.y . . . . 5 ((๐œ‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐พ)
14133adant2 1131 . . . 4 ((๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐พ)
15 mdetero.t . . . . 5 ยท = (.rโ€˜๐‘…)
162, 15ringcl 20072 . . . 4 ((๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐พ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐พ) โ†’ (๐‘Š ยท ๐‘Œ) โˆˆ ๐พ)
1710, 12, 14, 16syl3anc 1371 . . 3 ((๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ (๐‘Š ยท ๐‘Œ) โˆˆ ๐พ)
18 mdetero.z . . . 4 ((๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐พ)
1914, 18ifcld 4574 . . 3 ((๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘) โˆˆ ๐พ)
20 mdetero.i . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘)
211, 2, 3, 4, 5, 7, 17, 19, 20mdetrlin2 22108 . 2 (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, (๐‘‹ + (๐‘Š ยท ๐‘Œ)), if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) = ((๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) + (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, (๐‘Š ยท ๐‘Œ), if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘))))))
221, 2, 15, 4, 5, 14, 19, 11, 20mdetrsca2 22105 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, (๐‘Š ยท ๐‘Œ), if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) = (๐‘Š ยท (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘Œ, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘))))))
23 eqid 2732 . . . . . 6 (0gโ€˜๐‘…) = (0gโ€˜๐‘…)
24 mdetero.j . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โˆˆ ๐‘)
25 mdetero.ij . . . . . 6 (๐œ‘ โ†’ ๐ผ โ‰  ๐ฝ)
261, 2, 23, 4, 5, 13, 18, 20, 24, 25mdetralt2 22110 . . . . 5 (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘Œ, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) = (0gโ€˜๐‘…))
2726oveq2d 7424 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐‘Š ยท (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘Œ, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘))))) = (๐‘Š ยท (0gโ€˜๐‘…)))
282, 15, 23ringrz 20107 . . . . 5 ((๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐พ) โ†’ (๐‘Š ยท (0gโ€˜๐‘…)) = (0gโ€˜๐‘…))
299, 11, 28syl2anc 584 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐‘Š ยท (0gโ€˜๐‘…)) = (0gโ€˜๐‘…))
3022, 27, 293eqtrd 2776 . . 3 (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, (๐‘Š ยท ๐‘Œ), if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) = (0gโ€˜๐‘…))
3130oveq2d 7424 . 2 (๐œ‘ โ†’ ((๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) + (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, (๐‘Š ยท ๐‘Œ), if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘))))) = ((๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) + (0gโ€˜๐‘…)))
32 ringgrp 20060 . . . 4 (๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ๐‘… โˆˆ Grp)
339, 32syl 17 . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Grp)
34 eqid 2732 . . . . . 6 (๐‘ Mat ๐‘…) = (๐‘ Mat ๐‘…)
35 eqid 2732 . . . . . 6 (Baseโ€˜(๐‘ Mat ๐‘…)) = (Baseโ€˜(๐‘ Mat ๐‘…))
361, 34, 35, 2mdetf 22096 . . . . 5 (๐‘… โˆˆ CRing โ†’ ๐ท:(Baseโ€˜(๐‘ Mat ๐‘…))โŸถ๐พ)
374, 36syl 17 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ ๐ท:(Baseโ€˜(๐‘ Mat ๐‘…))โŸถ๐พ)
387, 19ifcld 4574 . . . . 5 ((๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘— โˆˆ ๐‘) โ†’ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)) โˆˆ ๐พ)
3934, 2, 35, 5, 4, 38matbas2d 21924 . . . 4 (๐œ‘ โ†’ (๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘))) โˆˆ (Baseโ€˜(๐‘ Mat ๐‘…)))
4037, 39ffvelcdmd 7087 . . 3 (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) โˆˆ ๐พ)
412, 3, 23grprid 18852 . . 3 ((๐‘… โˆˆ Grp โˆง (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) โˆˆ ๐พ) โ†’ ((๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) + (0gโ€˜๐‘…)) = (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))))
4233, 40, 41syl2anc 584 . 2 (๐œ‘ โ†’ ((๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) + (0gโ€˜๐‘…)) = (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))))
4321, 31, 423eqtrd 2776 1 (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, (๐‘‹ + (๐‘Š ยท ๐‘Œ)), if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))) = (๐ทโ€˜(๐‘– โˆˆ ๐‘, ๐‘— โˆˆ ๐‘ โ†ฆ if(๐‘– = ๐ผ, ๐‘‹, if(๐‘– = ๐ฝ, ๐‘Œ, ๐‘)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 396   โˆง w3a 1087   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106   โ‰  wne 2940  ifcif 4528  โŸถwf 6539  โ€˜cfv 6543  (class class class)co 7408   โˆˆ cmpo 7410  Fincfn 8938  Basecbs 17143  +gcplusg 17196  .rcmulr 17197  0gc0g 17384  Grpcgrp 18818  Ringcrg 20055  CRingccrg 20056   Mat cmat 21906   maDet cmdat 22085
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-addf 11188  ax-mulf 11189
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-xor 1510  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-ot 4637  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-of 7669  df-om 7855  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8146  df-tpos 8210  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-1o 8465  df-2o 8466  df-er 8702  df-map 8821  df-pm 8822  df-ixp 8891  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-fsupp 9361  df-sup 9436  df-oi 9504  df-card 9933  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-nn 12212  df-2 12274  df-3 12275  df-4 12276  df-5 12277  df-6 12278  df-7 12279  df-8 12280  df-9 12281  df-n0 12472  df-xnn0 12544  df-z 12558  df-dec 12677  df-uz 12822  df-rp 12974  df-fz 13484  df-fzo 13627  df-seq 13966  df-exp 14027  df-hash 14290  df-word 14464  df-lsw 14512  df-concat 14520  df-s1 14545  df-substr 14590  df-pfx 14620  df-splice 14699  df-reverse 14708  df-s2 14798  df-struct 17079  df-sets 17096  df-slot 17114  df-ndx 17126  df-base 17144  df-ress 17173  df-plusg 17209  df-mulr 17210  df-starv 17211  df-sca 17212  df-vsca 17213  df-ip 17214  df-tset 17215  df-ple 17216  df-ds 17218  df-unif 17219  df-hom 17220  df-cco 17221  df-0g 17386  df-gsum 17387  df-prds 17392  df-pws 17394  df-mre 17529  df-mrc 17530  df-acs 17532  df-mgm 18560  df-sgrp 18609  df-mnd 18625  df-mhm 18670  df-submnd 18671  df-efmnd 18749  df-grp 18821  df-minusg 18822  df-mulg 18950  df-subg 19002  df-ghm 19089  df-gim 19132  df-cntz 19180  df-oppg 19209  df-symg 19234  df-pmtr 19309  df-psgn 19358  df-evpm 19359  df-cmn 19649  df-abl 19650  df-mgp 19987  df-ur 20004  df-ring 20057  df-cring 20058  df-oppr 20149  df-dvdsr 20170  df-unit 20171  df-invr 20201  df-dvr 20214  df-rnghom 20250  df-subrg 20316  df-drng 20358  df-sra 20784  df-rgmod 20785  df-cnfld 20944  df-zring 21017  df-zrh 21052  df-dsmm 21286  df-frlm 21301  df-mat 21907  df-mdet 22086
This theorem is referenced by:  maducoeval2  22141  matunitlindflem1  36479
  Copyright terms: Public domain W3C validator