Theorem mdetf 22820

Description: Functionality of the determinant, see also definition in [Lang] p. 513. (Contributed by Stefan O'Rear, 9-Jul-2018.) (Proof shortened by AV, 23-Jul-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
mdetf.d	⊢ 𝐷 = (𝑁 maDet 𝑅)
mdetf.a	⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
mdetf.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
mdetf.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)

Assertion

Ref	Expression
mdetf	⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝐷:𝐵⟶𝐾)

Proof of Theorem mdetf

Dummy variables 𝑝 𝑐 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mdetf.k	. . 3 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
2		crngring 20387	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
3	2	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ Ring)
4		ringcmn 20426	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ CMnd)
5	3, 4	syl 18	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ CMnd)
6		mdetf.a	. . . . . . 7 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
7		mdetf.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
8	6, 7	matrcl 22637	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 ∈ 𝐵 → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ V))
9	8	adantl 487	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) → (𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ V))
10	9	simpld 500	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) → 𝑁 ∈ Fin)
11		eqid 2760	. . . . 5 ⊢ (SymGrp‘𝑁) = (SymGrp‘𝑁)
12		eqid 2760	. . . . 5 ⊢ (Base‘(SymGrp‘𝑁)) = (Base‘(SymGrp‘𝑁))
13	11, 12	symgbasfi 19509	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ Fin → (Base‘(SymGrp‘𝑁)) ∈ Fin)
14	10, 13	syl 18	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) → (Base‘(SymGrp‘𝑁)) ∈ Fin)
15	2	ad2antrr 739	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → 𝑅 ∈ Ring)
16		zrhpsgnmhm 21800	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑁 ∈ Fin) → ((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁)) ∈ ((SymGrp‘𝑁) MndHom (mulGrp‘𝑅)))
17	3, 10, 16	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) → ((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁)) ∈ ((SymGrp‘𝑁) MndHom (mulGrp‘𝑅)))
18		eqid 2760	. . . . . . . . 9 ⊢ (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
19	18, 1	mgpbas 20281	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 = (Base‘(mulGrp‘𝑅))
20	12, 19	mhmf 18900	. . . . . . 7 ⊢ (((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁)) ∈ ((SymGrp‘𝑁) MndHom (mulGrp‘𝑅)) → ((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁)):(Base‘(SymGrp‘𝑁))⟶𝐾)
21	17, 20	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) → ((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁)):(Base‘(SymGrp‘𝑁))⟶𝐾)
22	21	ffvelcdmda 7078	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → (((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁))‘𝑝) ∈ 𝐾)
23	18	crngmgp 20383	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (mulGrp‘𝑅) ∈ CMnd)
24	23	ad2antrr 739	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → (mulGrp‘𝑅) ∈ CMnd)
25	10	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → 𝑁 ∈ Fin)
26	6, 1, 7	matbas2i 22647	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑚 ∈ 𝐵 → 𝑚 ∈ (𝐾 ↑m (𝑁 × 𝑁)))
27	26	ad3antlr 744	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑁) → 𝑚 ∈ (𝐾 ↑m (𝑁 × 𝑁)))
28		elmapi 8851	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 ∈ (𝐾 ↑m (𝑁 × 𝑁)) → 𝑚:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐾)
29	27, 28	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑁) → 𝑚:(𝑁 × 𝑁)⟶𝐾)
30	11, 12	symgbasf 19506	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁)) → 𝑝:𝑁⟶𝑁)
31	30	adantl 487	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → 𝑝:𝑁⟶𝑁)
32	31	ffvelcdmda 7078	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑁) → (𝑝‘𝑐) ∈ 𝑁)
33		simpr 490	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑁) → 𝑐 ∈ 𝑁)
34	29, 32, 33	fovcdmd 7587	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑁) → ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐) ∈ 𝐾)
35	34	ralrimiva 3154	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → ∀𝑐 ∈ 𝑁 ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐) ∈ 𝐾)
36	19, 24, 25, 35	gsummptcl 20097	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → ((mulGrp‘𝑅) Σg (𝑐 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐))) ∈ 𝐾)
37		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
38	1, 37	ringcl 20392	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁))‘𝑝) ∈ 𝐾 ∧ ((mulGrp‘𝑅) Σg (𝑐 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐))) ∈ 𝐾) → ((((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁))‘𝑝)(.r‘𝑅)((mulGrp‘𝑅) Σg (𝑐 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐)))) ∈ 𝐾)
39	15, 22, 36, 38	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → ((((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁))‘𝑝)(.r‘𝑅)((mulGrp‘𝑅) Σg (𝑐 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐)))) ∈ 𝐾)
40	39	ralrimiva 3154	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) → ∀𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))((((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁))‘𝑝)(.r‘𝑅)((mulGrp‘𝑅) Σg (𝑐 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐)))) ∈ 𝐾)
41	1, 5, 14, 40	gsummptcl 20097	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) → (𝑅 Σg (𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁)) ↦ ((((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁))‘𝑝)(.r‘𝑅)((mulGrp‘𝑅) Σg (𝑐 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐)))))) ∈ 𝐾)
42		mdetf.d	. . 3 ⊢ 𝐷 = (𝑁 maDet 𝑅)
43		eqid 2760	. . 3 ⊢ (ℤRHom‘𝑅) = (ℤRHom‘𝑅)
44		eqid 2760	. . 3 ⊢ (pmSgn‘𝑁) = (pmSgn‘𝑁)
45	42, 6, 7, 12, 43, 44, 37, 18	mdetfval 22811	. 2 ⊢ 𝐷 = (𝑚 ∈ 𝐵 ↦ (𝑅 Σg (𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁)) ↦ ((((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁))‘𝑝)(.r‘𝑅)((mulGrp‘𝑅) Σg (𝑐 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐)))))))
46	41, 45	fmptd 7108	1 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝐷:𝐵⟶𝐾)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  Vcvv 3450   ↦ cmpt 5186   × cxp 5653   ∘ ccom 5659  ⟶wf 6529  ‘cfv 6533  (class class class)co 7414   ↑_m cmap 8829  Fincfn 8955  Basecbs 17304  ._rcmulr 17346   Σ_g cgsu 17528   MndHom cmhm 18892  SymGrpcsymg 19499  pmSgncpsgn 19619  CMndccmn 19910  mulGrpcmgp 20276  Ringcrg 20375  CRingccrg 20376  ℤRHomczrh 21715   Mat cmat 22632   maDet cmdat 22809

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7737  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204  ax-addf 11206  ax-mulf 11207

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-xor 1542  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  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 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-ot 4593  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-isom 6542  df-riota 7371  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-supp 8160  df-tpos 8225  df-frecs 8281  df-wrecs 8312  df-recs 8361  df-rdg 8400  df-1o 8458  df-2o 8459  df-er 8699  df-map 8831  df-pm 8832  df-ixp 8908  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-fin 8959  df-fsupp 9335  df-sup 9415  df-oi 9485  df-card 9947  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-div 11899  df-nn 12261  df-2 12330  df-3 12331  df-4 12332  df-5 12333  df-6 12334  df-7 12335  df-8 12336  df-9 12337  df-n0 12532  df-xnn0 12605  df-z 12619  df-dec 12740  df-uz 12891  df-rp 13046  df-fz 13565  df-fzo 13713  df-seq 14069  df-exp 14129  df-hash 14398  df-word 14582  df-lsw 14631  df-concat 14639  df-s1 14666  df-substr 14712  df-pfx 14744  df-splice 14822  df-reverse 14831  df-s2 14922  df-struct 17242  df-sets 17259  df-slot 17277  df-ndx 17289  df-base 17305  df-ress 17326  df-plusg 17358  df-mulr 17359  df-starv 17360  df-sca 17361  df-vsca 17362  df-ip 17363  df-tset 17364  df-ple 17365  df-ds 17367  df-unif 17368  df-hom 17369  df-cco 17370  df-0g 17529  df-gsum 17530  df-prds 17535  df-pws 17537  df-mre 17673  df-mrc 17674  df-acs 17676  df-mgm 18733  df-sgrp 18824  df-mnd 18840  df-mhm 18894  df-submnd 18895  df-efmnd 18981  df-grp 19063  df-minusg 19064  df-mulg 19194  df-subg 19249  df-ghm 19344  df-gim 19389  df-cntz 19447  df-oppg 19476  df-symg 19500  df-pmtr 19572  df-psgn 19621  df-cmn 19912  df-abl 19913  df-mgp 20277  df-rng 20291  df-ur 20324  df-ring 20377  df-cring 20378  df-oppr 20481  df-dvdsr 20501  df-unit 20502  df-invr 20532  df-dvr 20545  df-rhm 20616  df-subrng 20711  df-subrg 20735  df-drng 20895  df-sra 21360  df-rgmod 21361  df-cnfld 21589  df-zring 21663  df-zrh 21719  df-dsmm 21948  df-frlm 21963  df-mat 22633  df-mdet 22810

This theorem is used by:  mdetcl  22821  mdetr0  22830  mdetero  22835  mdetuni0  22846  mdetmul  22848  maduf  22866  madurid  22869  madulid  22870  matunit  22903  cramerimp  22914