Theorem smadiadetg 22022

Description: The determinant of a square matrix with one row replaced with 0's and an arbitrary element of the underlying ring at the diagonal position equals the ring element multiplied with the determinant of a submatrix of the square matrix obtained by removing the row and the column at the same index. (Contributed by AV, 14-Feb-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
smadiadet.a	⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
smadiadet.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
smadiadet.r	⊢ 𝑅 ∈ CRing
smadiadet.d	⊢ 𝐷 = (𝑁 maDet 𝑅)
smadiadet.h	⊢ 𝐸 = ((𝑁 ∖ {𝐾}) maDet 𝑅)
smadiadetg.x	⊢ · = (.r‘𝑅)

Assertion

Ref	Expression
smadiadetg	⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐷‘(𝐾(𝑀(𝑁 matRRep 𝑅)𝑆)𝐾)) = (𝑆 · (𝐸‘(𝐾((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑀)𝐾))))

Proof of Theorem smadiadetg

Step	Hyp	Ref	Expression
1		smadiadet.d	. . 3 ⊢ 𝐷 = (𝑁 maDet 𝑅)
2		smadiadet.a	. . 3 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
3		smadiadet.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
4		eqid 2736	. . 3 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
5		smadiadetg.x	. . 3 ⊢ · = (.r‘𝑅)
6		smadiadet.r	. . . 4 ⊢ 𝑅 ∈ CRing
7	6	a1i 11	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝑅 ∈ CRing)
8		crngring 19976	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
9	6, 8	mp1i 13	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝑅 ∈ Ring)
10		simp1 1136	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝑀 ∈ 𝐵)
11		simp3 1138	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝑆 ∈ (Base‘𝑅))
12		simp2 1137	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝐾 ∈ 𝑁)
13	2, 3	marrepcl 21913	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ (𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁)) → (𝐾(𝑀(𝑁 matRRep 𝑅)𝑆)𝐾) ∈ 𝐵)
14	9, 10, 11, 12, 12, 13	syl32anc 1378	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐾(𝑀(𝑁 matRRep 𝑅)𝑆)𝐾) ∈ 𝐵)
15	2, 3	minmar1cl 22000	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁)) → (𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾) ∈ 𝐵)
16	9, 10, 12, 12, 15	syl22anc 837	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾) ∈ 𝐵)
17		smadiadet.h	. . . 4 ⊢ 𝐸 = ((𝑁 ∖ {𝐾}) maDet 𝑅)
18	2, 3, 6, 1, 17, 5	smadiadetglem2 22021	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → ((𝐾(𝑀(𝑁 matRRep 𝑅)𝑆)𝐾) ↾ ({𝐾} × 𝑁)) = ((({𝐾} × 𝑁) × {𝑆}) ∘f · ((𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾) ↾ ({𝐾} × 𝑁))))
19	2, 3, 6, 1, 17	smadiadetglem1 22020	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → ((𝐾(𝑀(𝑁 matRRep 𝑅)𝑆)𝐾) ↾ ((𝑁 ∖ {𝐾}) × 𝑁)) = ((𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾) ↾ ((𝑁 ∖ {𝐾}) × 𝑁)))
20	1, 2, 3, 4, 5, 7, 14, 11, 16, 12, 18, 19	mdetrsca 21952	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐷‘(𝐾(𝑀(𝑁 matRRep 𝑅)𝑆)𝐾)) = (𝑆 · (𝐷‘(𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾))))
21	2, 3, 6, 1, 17	smadiadet 22019	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁) → (𝐸‘(𝐾((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑀)𝐾)) = (𝐷‘(𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾)))
22	21	3adant3 1132	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐸‘(𝐾((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑀)𝐾)) = (𝐷‘(𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾)))
23	22	eqcomd 2742	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐷‘(𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾)) = (𝐸‘(𝐾((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑀)𝐾)))
24	23	oveq2d 7373	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑆 · (𝐷‘(𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾))) = (𝑆 · (𝐸‘(𝐾((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑀)𝐾))))
25	20, 24	eqtrd 2776	1 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐷‘(𝐾(𝑀(𝑁 matRRep 𝑅)𝑆)𝐾)) = (𝑆 · (𝐸‘(𝐾((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑀)𝐾))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ∖ cdif 3907  {csn 4586  ‘cfv 6496  (class class class)co 7357  Basecbs 17083  ._rcmulr 17134  Ringcrg 19964  CRingccrg 19965   Mat cmat 21754   matRRep cmarrep 21905   subMat csubma 21925   maDet cmdat 21933   minMatR1 cminmar1 21982

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 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128  ax-addf 11130  ax-mulf 11131

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 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-tp 4591  df-op 4593  df-ot 4595  df-uni 4866  df-int 4908  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-se 5589  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-isom 6505  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-of 7617  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8093  df-tpos 8157  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-2o 8413  df-er 8648  df-map 8767  df-pm 8768  df-ixp 8836  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-fsupp 9306  df-sup 9378  df-oi 9446  df-card 9875  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-div 11813  df-nn 12154  df-2 12216  df-3 12217  df-4 12218  df-5 12219  df-6 12220  df-7 12221  df-8 12222  df-9 12223  df-n0 12414  df-xnn0 12486  df-z 12500  df-dec 12619  df-uz 12764  df-rp 12916  df-fz 13425  df-fzo 13568  df-seq 13907  df-exp 13968  df-hash 14231  df-word 14403  df-lsw 14451  df-concat 14459  df-s1 14484  df-substr 14529  df-pfx 14559  df-splice 14638  df-reverse 14647  df-s2 14737  df-struct 17019  df-sets 17036  df-slot 17054  df-ndx 17066  df-base 17084  df-ress 17113  df-plusg 17146  df-mulr 17147  df-starv 17148  df-sca 17149  df-vsca 17150  df-ip 17151  df-tset 17152  df-ple 17153  df-ds 17155  df-unif 17156  df-hom 17157  df-cco 17158  df-0g 17323  df-gsum 17324  df-prds 17329  df-pws 17331  df-mre 17466  df-mrc 17467  df-acs 17469  df-mgm 18497  df-sgrp 18546  df-mnd 18557  df-mhm 18601  df-submnd 18602  df-efmnd 18679  df-grp 18751  df-minusg 18752  df-mulg 18873  df-subg 18925  df-ghm 19006  df-gim 19049  df-cntz 19097  df-oppg 19124  df-symg 19149  df-pmtr 19224  df-psgn 19273  df-cmn 19564  df-abl 19565  df-mgp 19897  df-ur 19914  df-ring 19966  df-cring 19967  df-oppr 20049  df-dvdsr 20070  df-unit 20071  df-invr 20101  df-dvr 20112  df-rnghom 20146  df-drng 20187  df-subrg 20220  df-sra 20633  df-rgmod 20634  df-cnfld 20797  df-zring 20870  df-zrh 20904  df-dsmm 21138  df-frlm 21153  df-mat 21755  df-marrep 21907  df-subma 21926  df-mdet 21934  df-minmar1 21984

This theorem is referenced by:  smadiadetg0  22023