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

Theorem mdetuni 22448
Description: According to the definition in [Weierstrass] p. 272, the determinant function is the unique multilinear, alternating and normalized function from the algebra of square matrices of the same dimension over a commutative ring to this ring. So for any multilinear (mdetuni.li and mdetuni.sc), alternating (mdetuni.al) and normalized (mdetuni.no) function D (mdetuni.ff) from the algebra of square matrices (mdetuni.a) to their underlying commutative ring (mdetuni.cr), the function value of this function D for a matrix F (mdetuni.f) is the determinant of this matrix. (Contributed by Stefan O'Rear, 15-Jul-2018.) (Revised by Alexander van der Vekens, 8-Feb-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
mdetuni.a ๐ด = (๐‘ Mat ๐‘…)
mdetuni.b ๐ต = (Baseโ€˜๐ด)
mdetuni.k ๐พ = (Baseโ€˜๐‘…)
mdetuni.0g 0 = (0gโ€˜๐‘…)
mdetuni.1r 1 = (1rโ€˜๐‘…)
mdetuni.pg + = (+gโ€˜๐‘…)
mdetuni.tg ยท = (.rโ€˜๐‘…)
mdetuni.n (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ Fin)
mdetuni.r (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring)
mdetuni.ff (๐œ‘ โ†’ ๐ท:๐ตโŸถ๐พ)
mdetuni.al (๐œ‘ โ†’ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ โˆ€๐‘ง โˆˆ ๐‘ ((๐‘ฆ โ‰  ๐‘ง โˆง โˆ€๐‘ค โˆˆ ๐‘ (๐‘ฆ๐‘ฅ๐‘ค) = (๐‘ง๐‘ฅ๐‘ค)) โ†’ (๐ทโ€˜๐‘ฅ) = 0 ))
mdetuni.li (๐œ‘ โ†’ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ง โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ค โˆˆ ๐‘ (((๐‘ฅ โ†พ ({๐‘ค} ร— ๐‘)) = ((๐‘ฆ โ†พ ({๐‘ค} ร— ๐‘)) โˆ˜f + (๐‘ง โ†พ ({๐‘ค} ร— ๐‘))) โˆง (๐‘ฅ โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘)) = (๐‘ฆ โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘)) โˆง (๐‘ฅ โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘)) = (๐‘ง โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘))) โ†’ (๐ทโ€˜๐‘ฅ) = ((๐ทโ€˜๐‘ฆ) + (๐ทโ€˜๐‘ง))))
mdetuni.sc (๐œ‘ โ†’ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ฆ โˆˆ ๐พ โˆ€๐‘ง โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ค โˆˆ ๐‘ (((๐‘ฅ โ†พ ({๐‘ค} ร— ๐‘)) = ((({๐‘ค} ร— ๐‘) ร— {๐‘ฆ}) โˆ˜f ยท (๐‘ง โ†พ ({๐‘ค} ร— ๐‘))) โˆง (๐‘ฅ โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘)) = (๐‘ง โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘))) โ†’ (๐ทโ€˜๐‘ฅ) = (๐‘ฆ ยท (๐ทโ€˜๐‘ง))))
mdetuni.e ๐ธ = (๐‘ maDet ๐‘…)
mdetuni.cr (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ CRing)
mdetuni.f (๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ต)
mdetuni.no (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜(1rโ€˜๐ด)) = 1 )
Assertion
Ref Expression
mdetuni (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜๐น) = (๐ธโ€˜๐น))
Distinct variable groups:   ๐œ‘,๐‘ฅ,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ,๐ต,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ,๐พ,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ,๐‘,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ,๐ท,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ, ยท ,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ, + ,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ, 0 ,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ, 1 ,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ,๐‘…,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ,๐ด,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ,๐ธ,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค   ๐‘ฅ,๐น,๐‘ฆ,๐‘ง,๐‘ค

Proof of Theorem mdetuni
StepHypRef Expression
1 mdetuni.a . . 3 ๐ด = (๐‘ Mat ๐‘…)
2 mdetuni.b . . 3 ๐ต = (Baseโ€˜๐ด)
3 mdetuni.k . . 3 ๐พ = (Baseโ€˜๐‘…)
4 mdetuni.0g . . 3 0 = (0gโ€˜๐‘…)
5 mdetuni.1r . . 3 1 = (1rโ€˜๐‘…)
6 mdetuni.pg . . 3 + = (+gโ€˜๐‘…)
7 mdetuni.tg . . 3 ยท = (.rโ€˜๐‘…)
8 mdetuni.n . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ Fin)
9 mdetuni.r . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring)
10 mdetuni.ff . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐ท:๐ตโŸถ๐พ)
11 mdetuni.al . . 3 (๐œ‘ โ†’ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ โˆ€๐‘ง โˆˆ ๐‘ ((๐‘ฆ โ‰  ๐‘ง โˆง โˆ€๐‘ค โˆˆ ๐‘ (๐‘ฆ๐‘ฅ๐‘ค) = (๐‘ง๐‘ฅ๐‘ค)) โ†’ (๐ทโ€˜๐‘ฅ) = 0 ))
12 mdetuni.li . . 3 (๐œ‘ โ†’ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ง โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ค โˆˆ ๐‘ (((๐‘ฅ โ†พ ({๐‘ค} ร— ๐‘)) = ((๐‘ฆ โ†พ ({๐‘ค} ร— ๐‘)) โˆ˜f + (๐‘ง โ†พ ({๐‘ค} ร— ๐‘))) โˆง (๐‘ฅ โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘)) = (๐‘ฆ โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘)) โˆง (๐‘ฅ โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘)) = (๐‘ง โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘))) โ†’ (๐ทโ€˜๐‘ฅ) = ((๐ทโ€˜๐‘ฆ) + (๐ทโ€˜๐‘ง))))
13 mdetuni.sc . . 3 (๐œ‘ โ†’ โˆ€๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ฆ โˆˆ ๐พ โˆ€๐‘ง โˆˆ ๐ต โˆ€๐‘ค โˆˆ ๐‘ (((๐‘ฅ โ†พ ({๐‘ค} ร— ๐‘)) = ((({๐‘ค} ร— ๐‘) ร— {๐‘ฆ}) โˆ˜f ยท (๐‘ง โ†พ ({๐‘ค} ร— ๐‘))) โˆง (๐‘ฅ โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘)) = (๐‘ง โ†พ ((๐‘ โˆ– {๐‘ค}) ร— ๐‘))) โ†’ (๐ทโ€˜๐‘ฅ) = (๐‘ฆ ยท (๐ทโ€˜๐‘ง))))
14 mdetuni.e . . 3 ๐ธ = (๐‘ maDet ๐‘…)
15 mdetuni.cr . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ CRing)
16 mdetuni.f . . 3 (๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ต)
171, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16mdetuni0 22447 . 2 (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜๐น) = ((๐ทโ€˜(1rโ€˜๐ด)) ยท (๐ธโ€˜๐น)))
18 mdetuni.no . . 3 (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜(1rโ€˜๐ด)) = 1 )
1918oveq1d 7417 . 2 (๐œ‘ โ†’ ((๐ทโ€˜(1rโ€˜๐ด)) ยท (๐ธโ€˜๐น)) = ( 1 ยท (๐ธโ€˜๐น)))
2014, 1, 2, 3mdetcl 22422 . . . 4 ((๐‘… โˆˆ CRing โˆง ๐น โˆˆ ๐ต) โ†’ (๐ธโ€˜๐น) โˆˆ ๐พ)
2115, 16, 20syl2anc 583 . . 3 (๐œ‘ โ†’ (๐ธโ€˜๐น) โˆˆ ๐พ)
223, 7, 5ringlidm 20160 . . 3 ((๐‘… โˆˆ Ring โˆง (๐ธโ€˜๐น) โˆˆ ๐พ) โ†’ ( 1 ยท (๐ธโ€˜๐น)) = (๐ธโ€˜๐น))
239, 21, 22syl2anc 583 . 2 (๐œ‘ โ†’ ( 1 ยท (๐ธโ€˜๐น)) = (๐ธโ€˜๐น))
2417, 19, 233eqtrd 2768 1 (๐œ‘ โ†’ (๐ทโ€˜๐น) = (๐ธโ€˜๐น))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 395   โˆง w3a 1084   = wceq 1533   โˆˆ wcel 2098   โ‰  wne 2932  โˆ€wral 3053   โˆ– cdif 3938  {csn 4621   ร— cxp 5665   โ†พ cres 5669  โŸถwf 6530  โ€˜cfv 6534  (class class class)co 7402   โˆ˜f cof 7662  Fincfn 8936  Basecbs 17145  +gcplusg 17198  .rcmulr 17199  0gc0g 17386  1rcur 20078  Ringcrg 20130  CRingccrg 20131   Mat cmat 22231   maDet cmdat 22410
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2695  ax-rep 5276  ax-sep 5290  ax-nul 5297  ax-pow 5354  ax-pr 5418  ax-un 7719  ax-cnex 11163  ax-resscn 11164  ax-1cn 11165  ax-icn 11166  ax-addcl 11167  ax-addrcl 11168  ax-mulcl 11169  ax-mulrcl 11170  ax-mulcom 11171  ax-addass 11172  ax-mulass 11173  ax-distr 11174  ax-i2m1 11175  ax-1ne0 11176  ax-1rid 11177  ax-rnegex 11178  ax-rrecex 11179  ax-cnre 11180  ax-pre-lttri 11181  ax-pre-lttrn 11182  ax-pre-ltadd 11183  ax-pre-mulgt0 11184  ax-addf 11186  ax-mulf 11187
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-xor 1505  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2526  df-eu 2555  df-clab 2702  df-cleq 2716  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2933  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3063  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3425  df-v 3468  df-sbc 3771  df-csb 3887  df-dif 3944  df-un 3946  df-in 3948  df-ss 3958  df-pss 3960  df-nul 4316  df-if 4522  df-pw 4597  df-sn 4622  df-pr 4624  df-tp 4626  df-op 4628  df-ot 4630  df-uni 4901  df-int 4942  df-iun 4990  df-iin 4991  df-br 5140  df-opab 5202  df-mpt 5223  df-tr 5257  df-id 5565  df-eprel 5571  df-po 5579  df-so 5580  df-fr 5622  df-se 5623  df-we 5624  df-xp 5673  df-rel 5674  df-cnv 5675  df-co 5676  df-dm 5677  df-rn 5678  df-res 5679  df-ima 5680  df-pred 6291  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6486  df-fun 6536  df-fn 6537  df-f 6538  df-f1 6539  df-fo 6540  df-f1o 6541  df-fv 6542  df-isom 6543  df-riota 7358  df-ov 7405  df-oprab 7406  df-mpo 7407  df-of 7664  df-om 7850  df-1st 7969  df-2nd 7970  df-supp 8142  df-tpos 8207  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-er 8700  df-map 8819  df-pm 8820  df-ixp 8889  df-en 8937  df-dom 8938  df-sdom 8939  df-fin 8940  df-fsupp 9359  df-sup 9434  df-oi 9502  df-card 9931  df-pnf 11248  df-mnf 11249  df-xr 11250  df-ltxr 11251  df-le 11252  df-sub 11444  df-neg 11445  df-div 11870  df-nn 12211  df-2 12273  df-3 12274  df-4 12275  df-5 12276  df-6 12277  df-7 12278  df-8 12279  df-9 12280  df-n0 12471  df-xnn0 12543  df-z 12557  df-dec 12676  df-uz 12821  df-rp 12973  df-fz 13483  df-fzo 13626  df-seq 13965  df-exp 14026  df-hash 14289  df-word 14463  df-lsw 14511  df-concat 14519  df-s1 14544  df-substr 14589  df-pfx 14619  df-splice 14698  df-reverse 14707  df-s2 14797  df-struct 17081  df-sets 17098  df-slot 17116  df-ndx 17128  df-base 17146  df-ress 17175  df-plusg 17211  df-mulr 17212  df-starv 17213  df-sca 17214  df-vsca 17215  df-ip 17216  df-tset 17217  df-ple 17218  df-ds 17220  df-unif 17221  df-hom 17222  df-cco 17223  df-0g 17388  df-gsum 17389  df-prds 17394  df-pws 17396  df-mre 17531  df-mrc 17532  df-acs 17534  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-mhm 18705  df-submnd 18706  df-efmnd 18786  df-grp 18858  df-minusg 18859  df-sbg 18860  df-mulg 18988  df-subg 19042  df-ghm 19131  df-gim 19176  df-cntz 19225  df-oppg 19254  df-symg 19279  df-pmtr 19354  df-psgn 19403  df-evpm 19404  df-cmn 19694  df-abl 19695  df-mgp 20032  df-rng 20050  df-ur 20079  df-srg 20084  df-ring 20132  df-cring 20133  df-oppr 20228  df-dvdsr 20251  df-unit 20252  df-invr 20282  df-dvr 20295  df-rhm 20366  df-subrng 20438  df-subrg 20463  df-drng 20581  df-lmod 20700  df-lss 20771  df-sra 21013  df-rgmod 21014  df-cnfld 21231  df-zring 21304  df-zrh 21360  df-dsmm 21597  df-frlm 21612  df-mamu 22210  df-mat 22232  df-mdet 22411
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator