Theorem smadiadetg 23032

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 2763	. . 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 20514	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
9	6, 8	mp1i 14	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝑅 ∈ Ring)
10		simp1 1154	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝑀 ∈ 𝐵)
11		simp3 1156	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝑆 ∈ (Base‘𝑅))
12		simp2 1155	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝐾 ∈ 𝑁)
13	2, 3	marrepcl 22923	. . . 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 1406	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐾(𝑀(𝑁 matRRep 𝑅)𝑆)𝐾) ∈ 𝐵)
15	2, 3	minmar1cl 23010	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵) ∧ (𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁)) → (𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾) ∈ 𝐵)
16	9, 10, 12, 12, 15	syl22anc 852	. . 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 23031	. . 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 23030	. . 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 22962	. 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 23029	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁) → (𝐸‘(𝐾((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑀)𝐾)) = (𝐷‘(𝐾((𝑁 minMatR1 𝑅)‘𝑀)𝐾)))
22	21	3adant3 1150	. . . 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 2769	. . 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 7465	. 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 2798	1 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ 𝐾 ∈ 𝑁 ∧ 𝑆 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐷‘(𝐾(𝑀(𝑁 matRRep 𝑅)𝑆)𝐾)) = (𝑆 · (𝐸‘(𝐾((𝑁 subMat 𝑅)‘𝑀)𝐾))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ∖ cdif 4048  {csn 4588  ‘cfv 6564  (class class class)co 7449  Basecbs 17428  ._rcmulr 17470  Ringcrg 20501  CRingccrg 20502   Mat cmat 22766   matRRep cmarrep 22915   subMat csubma 22935   maDet cmdat 22943   minMatR1 cminmar1 22992

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5236  ax-sep 5253  ax-nul 5264  ax-pow 5332  ax-pr 5396  ax-un 7781  ax-cnex 11293  ax-resscn 11294  ax-1cn 11295  ax-icn 11296  ax-addcl 11297  ax-addrcl 11298  ax-mulcl 11299  ax-mulrcl 11300  ax-mulcom 11301  ax-addass 11302  ax-mulass 11303  ax-distr 11304  ax-i2m1 11305  ax-1ne0 11306  ax-1rid 11307  ax-rnegex 11308  ax-rrecex 11309  ax-cnre 11310  ax-pre-lttri 11311  ax-pre-lttrn 11312  ax-pre-ltadd 11313  ax-pre-mulgt0 11314  ax-addf 11316  ax-mulf 11317

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-ot 4862  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5551  df-eprel 5556  df-po 5564  df-so 5565  df-fr 5609  df-se 5610  df-we 5611  df-xp 5662  df-rel 5663  df-cnv 5664  df-co 5665  df-dm 5666  df-rn 5667  df-res 5668  df-ima 5669  df-pred 6328  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6518  df-fun 6566  df-fn 6567  df-f 6568  df-f1 6569  df-fo 6570  df-f1o 6571  df-fv 6572  df-isom 6573  df-riota 7406  df-ov 7452  df-oprab 7453  df-mpo 7454  df-of 7723  df-om 7910  df-1st 8033  df-2nd 8034  df-supp 8213  df-tpos 8279  df-frecs 8335  df-wrecs 8366  df-recs 8415  df-rdg 8454  df-1o 8512  df-2o 8513  df-er 8753  df-map 8885  df-pm 8886  df-ixp 8962  df-en 9010  df-dom 9011  df-sdom 9012  df-fin 9013  df-fsupp 9390  df-sup 9469  df-oi 9539  df-card 10055  df-pnf 11382  df-mnf 11383  df-xr 11384  df-ltxr 11385  df-le 11386  df-sub 11580  df-neg 11581  df-div 12012  df-nn 12374  df-2 12443  df-3 12444  df-4 12445  df-5 12446  df-6 12447  df-7 12448  df-8 12449  df-9 12450  df-n0 12645  df-xnn0 12718  df-z 12732  df-dec 12853  df-uz 13004  df-rp 13159  df-fz 13678  df-fzo 13827  df-seq 14183  df-exp 14243  df-hash 14514  df-word 14698  df-lsw 14747  df-concat 14755  df-s1 14782  df-substr 14829  df-pfx 14861  df-splice 14939  df-reverse 14948  df-s2 15039  df-struct 17366  df-sets 17383  df-slot 17401  df-ndx 17413  df-base 17429  df-ress 17450  df-plusg 17482  df-mulr 17483  df-starv 17484  df-sca 17485  df-vsca 17486  df-ip 17487  df-tset 17488  df-ple 17489  df-ds 17491  df-unif 17492  df-hom 17493  df-cco 17494  df-0g 17653  df-gsum 17654  df-prds 17659  df-pws 17661  df-mre 17797  df-mrc 17798  df-acs 17800  df-mgm 18857  df-sgrp 18949  df-mnd 18965  df-mhm 19019  df-submnd 19020  df-efmnd 19106  df-grp 19188  df-minusg 19189  df-mulg 19319  df-subg 19374  df-ghm 19469  df-gim 19514  df-cntz 19573  df-oppg 19602  df-symg 19626  df-pmtr 19698  df-psgn 19747  df-cmn 20038  df-abl 20039  df-mgp 20403  df-rng 20417  df-ur 20450  df-ring 20503  df-cring 20504  df-oppr 20609  df-dvdsr 20629  df-unit 20630  df-invr 20660  df-dvr 20673  df-rhm 20744  df-subrng 20840  df-subrg 20864  df-drng 21024  df-sra 21490  df-rgmod 21491  df-cnfld 21721  df-zring 21797  df-zrh 21853  df-dsmm 22082  df-frlm 22097  df-mat 22767  df-marrep 22917  df-subma 22936  df-mdet 22944  df-minmar1 22994

This theorem is used by:  smadiadetg0  23033