Theorem scmateALT 22833

Description: Alternate proof of scmate 22831: An entry of an 𝑁 x 𝑁 scalar matrix over the ring 𝑅. This prove makes use of scmatmats 22832 but is longer and requires more distinct variables. (Contributed by AV, 19-Dec-2019.) (New usage is discouraged.) (Proof modification is discouraged.)

Hypotheses

Ref	Expression
scmatmat.a	⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
scmatmat.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
scmatmat.s	⊢ 𝑆 = (𝑁 ScMat 𝑅)
scmate.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
scmate.0	⊢ 0 = (0g‘𝑅)

Assertion

Ref	Expression
scmateALT	⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁)) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))

Distinct variable groups:   𝑀,𝑐   𝑁,𝑐   𝑅,𝑐   𝐼,𝑐   𝐽,𝑐   𝐾,𝑐   𝑆,𝑐   𝐵,𝑐

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑐)   0 (𝑐)

Proof of Theorem scmateALT

Dummy variables 𝑚 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		scmatmat.a	. . . . . 6 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
2		scmatmat.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
3		scmatmat.s	. . . . . 6 ⊢ 𝑆 = (𝑁 ScMat 𝑅)
4		scmate.k	. . . . . 6 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
5		scmate.0	. . . . . 6 ⊢ 0 = (0g‘𝑅)
6	1, 2, 3, 4, 5	scmatmats 22832	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑆 = {𝑚 ∈ 𝐵 ∣ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )})
7	6	eleq2d 2846	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑀 ∈ 𝑆 ↔ 𝑀 ∈ {𝑚 ∈ 𝐵 ∣ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )}))
8		oveq 7427	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 = 𝑀 → (𝑖𝑚𝑗) = (𝑖𝑀𝑗))
9	8	eqeq1d 2762	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑚 = 𝑀 → ((𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) ↔ (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )))
10	9	2ralbidv 3226	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = 𝑀 → (∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) ↔ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )))
11	10	rexbidv 3186	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 = 𝑀 → (∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) ↔ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )))
12	11	elrab 3644	. . . . 5 ⊢ (𝑀 ∈ {𝑚 ∈ 𝐵 ∣ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )} ↔ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )))
13		oveq1 7428	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑖 = 𝐼 → (𝑖𝑀𝑗) = (𝐼𝑀𝑗))
14		eqeq1 2764	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑖 = 𝐼 → (𝑖 = 𝑗 ↔ 𝐼 = 𝑗))
15	14	ifbid 4505	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑖 = 𝐼 → if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) = if(𝐼 = 𝑗, 𝑐, 0 ))
16	13, 15	eqeq12d 2776	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑖 = 𝐼 → ((𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) ↔ (𝐼𝑀𝑗) = if(𝐼 = 𝑗, 𝑐, 0 )))
17		oveq2 7429	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 = 𝐽 → (𝐼𝑀𝑗) = (𝐼𝑀𝐽))
18		eqeq2 2772	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑗 = 𝐽 → (𝐼 = 𝑗 ↔ 𝐼 = 𝐽))
19	18	ifbid 4505	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 = 𝐽 → if(𝐼 = 𝑗, 𝑐, 0 ) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))
20	17, 19	eqeq12d 2776	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 = 𝐽 → ((𝐼𝑀𝑗) = if(𝐼 = 𝑗, 𝑐, 0 ) ↔ (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))
21	16, 20	rspc2v 3586	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → (∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) → (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))
22	21	reximdv 3177	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → (∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))
23	22	com12 33	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))
24	23	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )) → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))
25	24	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )) → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))))
26	12, 25	biimtrid 245	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑀 ∈ {𝑚 ∈ 𝐵 ∣ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )} → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))))
27	7, 26	sylbid 243	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑀 ∈ 𝑆 → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))))
28	27	ex 418	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ Fin → (𝑅 ∈ Ring → (𝑀 ∈ 𝑆 → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))))
29	28	3imp1 1366	1 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁)) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  {crab 3412  ifcif 4481  ‘cfv 6539  (class class class)co 7421  Fincfn 8977  Basecbs 17393  0_gc0g 17616  Ringcrg 20465   Mat cmat 22728   ScMat cscmat 22810

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7752  ax-cnex 11260  ax-resscn 11261  ax-1cn 11262  ax-icn 11263  ax-addcl 11264  ax-addrcl 11265  ax-mulcl 11266  ax-mulrcl 11267  ax-mulcom 11268  ax-addass 11269  ax-mulass 11270  ax-distr 11271  ax-i2m1 11272  ax-1ne0 11273  ax-1rid 11274  ax-rnegex 11275  ax-rrecex 11276  ax-cnre 11277  ax-pre-lttri 11278  ax-pre-lttrn 11279  ax-pre-ltadd 11280  ax-pre-mulgt0 11281

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  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 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4835  df-ot 4858  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6541  df-fn 6542  df-f 6543  df-f1 6544  df-fo 6545  df-f1o 6546  df-fv 6547  df-isom 6548  df-riota 7378  df-ov 7424  df-oprab 7425  df-mpo 7426  df-of 7694  df-om 7879  df-1st 8002  df-2nd 8003  df-supp 8181  df-frecs 8303  df-wrecs 8334  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8480  df-2o 8481  df-er 8721  df-map 8853  df-ixp 8930  df-en 8978  df-dom 8979  df-sdom 8980  df-fin 8981  df-fsupp 9358  df-sup 9438  df-oi 9508  df-card 10024  df-pnf 11349  df-mnf 11350  df-xr 11351  df-ltxr 11352  df-le 11353  df-sub 11547  df-neg 11548  df-nn 12340  df-2 12409  df-3 12410  df-4 12411  df-5 12412  df-6 12413  df-7 12414  df-8 12415  df-9 12416  df-n0 12611  df-z 12698  df-dec 12819  df-uz 12970  df-fz 13644  df-fzo 13793  df-seq 14149  df-hash 14479  df-struct 17331  df-sets 17348  df-slot 17366  df-ndx 17378  df-base 17394  df-ress 17415  df-plusg 17447  df-mulr 17448  df-sca 17450  df-vsca 17451  df-ip 17452  df-tset 17453  df-ple 17454  df-ds 17456  df-hom 17458  df-cco 17459  df-0g 17618  df-gsum 17619  df-prds 17624  df-pws 17626  df-mre 17762  df-mrc 17763  df-acs 17765  df-mgm 18822  df-sgrp 18914  df-mnd 18930  df-mhm 18984  df-submnd 18985  df-grp 19153  df-minusg 19154  df-sbg 19155  df-mulg 19284  df-subg 19339  df-ghm 19434  df-cntz 19537  df-cmn 20002  df-abl 20003  df-mgp 20367  df-rng 20381  df-ur 20414  df-ring 20467  df-subrg 20828  df-lmod 21143  df-lss 21213  df-sra 21454  df-rgmod 21455  df-dsmm 22044  df-frlm 22059  df-mamu 22712  df-mat 22729  df-scmat 22812

This theorem is used by: (None)