Theorem mdetf 22910

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 20472	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
3	2	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ Ring)
4		ringcmn 20511	. . . 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 22727	. . . . . 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 2761	. . . . 5 ⊢ (SymGrp‘𝑁) = (SymGrp‘𝑁)
12		eqid 2761	. . . . 5 ⊢ (Base‘(SymGrp‘𝑁)) = (Base‘(SymGrp‘𝑁))
13	11, 12	symgbasfi 19593	. . . 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 21890	. . . . . . . 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 2761	. . . . . . . . 9 ⊢ (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
19	18, 1	mgpbas 20365	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐾 = (Base‘(mulGrp‘𝑅))
20	12, 19	mhmf 18984	. . . . . . 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 7084	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → (((ℤRHom‘𝑅) ∘ (pmSgn‘𝑁))‘𝑝) ∈ 𝐾)
23	18	crngmgp 20467	. . . . . . 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 22737	. . . . . . . . . 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 8869	. . . . . . . . 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 19590	. . . . . . . . . 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 7084	. . . . . . . 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 7593	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑁) → ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐) ∈ 𝐾)
35	34	ralrimiva 3155	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → ∀𝑐 ∈ 𝑁 ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐) ∈ 𝐾)
36	19, 24, 25, 35	gsummptcl 20181	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐵) ∧ 𝑝 ∈ (Base‘(SymGrp‘𝑁))) → ((mulGrp‘𝑅) Σg (𝑐 ∈ 𝑁 ↦ ((𝑝‘𝑐)𝑚𝑐))) ∈ 𝐾)
37		eqid 2761	. . . . . 6 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
38	1, 37	ringcl 20477	. . . . 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 3155	. . 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 20181	. 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 2761	. . 3 ⊢ (ℤRHom‘𝑅) = (ℤRHom‘𝑅)
44		eqid 2761	. . 3 ⊢ (pmSgn‘𝑁) = (pmSgn‘𝑁)
45	42, 6, 7, 12, 43, 44, 37, 18	mdetfval 22901	. 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 7114	1 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝐷:𝐵⟶𝐾)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  Vcvv 3451   ↦ cmpt 5186   × cxp 5649   ∘ ccom 5655  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   ↑_m cmap 8847  Fincfn 8973  Basecbs 17387  ._rcmulr 17429   Σ_g cgsu 17611   MndHom cmhm 18976  SymGrpcsymg 19583  pmSgncpsgn 19703  CMndccmn 19994  mulGrpcmgp 20360  Ringcrg 20459  CRingccrg 20460  ℤRHomczrh 21805   Mat cmat 22722   maDet cmdat 22899

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 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-addf 11279  ax-mulf 11280

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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  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 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-tpos 8243  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-2o 8477  df-er 8717  df-map 8849  df-pm 8850  df-ixp 8926  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-sup 9434  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-4 12407  df-5 12408  df-6 12409  df-7 12410  df-8 12411  df-9 12412  df-n0 12607  df-xnn0 12680  df-z 12694  df-dec 12815  df-uz 12966  df-rp 13121  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-seq 14145  df-exp 14205  df-hash 14475  df-word 14659  df-lsw 14708  df-concat 14716  df-s1 14743  df-substr 14789  df-pfx 14821  df-splice 14899  df-reverse 14908  df-s2 14999  df-struct 17325  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-mulr 17442  df-starv 17443  df-sca 17444  df-vsca 17445  df-ip 17446  df-tset 17447  df-ple 17448  df-ds 17450  df-unif 17451  df-hom 17452  df-cco 17453  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-prds 17618  df-pws 17620  df-mre 17756  df-mrc 17757  df-acs 17759  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-mhm 18978  df-submnd 18979  df-efmnd 19065  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-mulg 19278  df-subg 19333  df-ghm 19428  df-gim 19473  df-cntz 19531  df-oppg 19560  df-symg 19584  df-pmtr 19656  df-psgn 19705  df-cmn 19996  df-abl 19997  df-mgp 20361  df-rng 20375  df-ur 20408  df-ring 20461  df-cring 20462  df-oppr 20567  df-dvdsr 20587  df-unit 20588  df-invr 20618  df-dvr 20631  df-rhm 20702  df-subrng 20798  df-subrg 20822  df-drng 20982  df-sra 21448  df-rgmod 21449  df-cnfld 21679  df-zring 21753  df-zrh 21809  df-dsmm 22038  df-frlm 22053  df-mat 22723  df-mdet 22900

This theorem is used by:  mdetcl  22911  mdetr0  22920  mdetero  22925  mdetuni0  22936  mdetmul  22938  maduf  22956  madurid  22959  madulid  22960  matunit  22993  cramerimp  23004