This is an inofficial mirror of http://metamath.tirix.org for personal testing of a visualizer extension only.
Description: Replacing the ith row by 0's and the ith component of a (column) vector at the diagonal position for the identity matrix with the ith column replaced by the vector results in the matrix itself. (Contributed by AV, 14-Feb-2019) (Revised by AV, 27-Feb-2019)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Hypotheses | marepvmarrep1.v | |- V = ( ( Base ` R ) ^m N ) |
|
| marepvmarrep1.o | |- .1. = ( 1r ` ( N Mat R ) ) |
||
| marepvmarrep1.x | |- X = ( ( .1. ( N matRepV R ) Z ) ` I ) |
||
| Assertion | 1marepvmarrepid | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> ( I ( X ( N matRRep R ) ( Z ` I ) ) I ) = X ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | marepvmarrep1.v | |- V = ( ( Base ` R ) ^m N ) |
|
| 2 | marepvmarrep1.o | |- .1. = ( 1r ` ( N Mat R ) ) |
|
| 3 | marepvmarrep1.x | |- X = ( ( .1. ( N matRepV R ) Z ) ` I ) |
|
| 4 | eqid | |- ( N Mat R ) = ( N Mat R ) |
|
| 5 | eqid | |- ( Base ` ( N Mat R ) ) = ( Base ` ( N Mat R ) ) |
|
| 6 | 4 5 1 2 | ma1repvcl | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( Z e. V /\ I e. N ) ) -> ( ( .1. ( N matRepV R ) Z ) ` I ) e. ( Base ` ( N Mat R ) ) ) |
| 7 | 6 | ancom2s | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> ( ( .1. ( N matRepV R ) Z ) ` I ) e. ( Base ` ( N Mat R ) ) ) |
| 8 | 3 7 | eqeltrid | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> X e. ( Base ` ( N Mat R ) ) ) |
| 9 | elmapi | |- ( Z e. ( ( Base ` R ) ^m N ) -> Z : N --> ( Base ` R ) ) |
|
| 10 | ffvelcdm | |- ( ( Z : N --> ( Base ` R ) /\ I e. N ) -> ( Z ` I ) e. ( Base ` R ) ) |
|
| 11 | 10 | ex | |- ( Z : N --> ( Base ` R ) -> ( I e. N -> ( Z ` I ) e. ( Base ` R ) ) ) |
| 12 | 9 11 | syl | |- ( Z e. ( ( Base ` R ) ^m N ) -> ( I e. N -> ( Z ` I ) e. ( Base ` R ) ) ) |
| 13 | 12 1 | eleq2s | |- ( Z e. V -> ( I e. N -> ( Z ` I ) e. ( Base ` R ) ) ) |
| 14 | 13 | impcom | |- ( ( I e. N /\ Z e. V ) -> ( Z ` I ) e. ( Base ` R ) ) |
| 15 | 14 | adantl | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> ( Z ` I ) e. ( Base ` R ) ) |
| 16 | simpl | |- ( ( I e. N /\ Z e. V ) -> I e. N ) |
|
| 17 | 16 | adantl | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> I e. N ) |
| 18 | eqid | |- ( N matRRep R ) = ( N matRRep R ) |
|
| 19 | eqid | |- ( 0g ` R ) = ( 0g ` R ) |
|
| 20 | 4 5 18 19 | marrepval | |- ( ( ( X e. ( Base ` ( N Mat R ) ) /\ ( Z ` I ) e. ( Base ` R ) ) /\ ( I e. N /\ I e. N ) ) -> ( I ( X ( N matRRep R ) ( Z ` I ) ) I ) = ( i e. N , j e. N |-> if ( i = I , if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) , ( i X j ) ) ) ) |
| 21 | 8 15 17 17 20 | syl22anc | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> ( I ( X ( N matRRep R ) ( Z ` I ) ) I ) = ( i e. N , j e. N |-> if ( i = I , if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) , ( i X j ) ) ) ) |
| 22 | iftrue | |- ( i = I -> if ( i = I , if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) , ( i X j ) ) = if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) ) |
|
| 23 | 22 | adantr | |- ( ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> if ( i = I , if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) , ( i X j ) ) = if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) ) |
| 24 | iftrue | |- ( j = I -> if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) = ( Z ` I ) ) |
|
| 25 | 24 | adantr | |- ( ( j = I /\ ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) ) -> if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) = ( Z ` I ) ) |
| 26 | iftrue | |- ( j = I -> if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) = ( Z ` i ) ) |
|
| 27 | fveq2 | |- ( i = I -> ( Z ` i ) = ( Z ` I ) ) |
|
| 28 | 27 | adantr | |- ( ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> ( Z ` i ) = ( Z ` I ) ) |
| 29 | 26 28 | sylan9eq | |- ( ( j = I /\ ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) ) -> if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) = ( Z ` I ) ) |
| 30 | 25 29 | eqtr4d | |- ( ( j = I /\ ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) ) -> if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) = if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) |
| 31 | eqid | |- ( 1r ` R ) = ( 1r ` R ) |
|
| 32 | simpr | |- ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) -> N e. Fin ) |
|
| 33 | 32 | adantr | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> N e. Fin ) |
| 34 | 33 | 3ad2ant1 | |- ( ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) -> N e. Fin ) |
| 35 | simpl | |- ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) -> R e. Ring ) |
|
| 36 | 35 | adantr | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> R e. Ring ) |
| 37 | 36 | 3ad2ant1 | |- ( ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) -> R e. Ring ) |
| 38 | simp2 | |- ( ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) -> i e. N ) |
|
| 39 | simp3 | |- ( ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) -> j e. N ) |
|
| 40 | 4 31 19 34 37 38 39 2 | mat1ov | |- ( ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) -> ( i .1. j ) = if ( i = j , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) ) |
| 41 | 40 | adantl | |- ( ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> ( i .1. j ) = if ( i = j , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) ) |
| 42 | 41 | adantl | |- ( ( -. j = I /\ ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) ) -> ( i .1. j ) = if ( i = j , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) ) |
| 43 | eqtr2 | |- ( ( i = I /\ i = j ) -> I = j ) |
|
| 44 | 43 | eqcomd | |- ( ( i = I /\ i = j ) -> j = I ) |
| 45 | 44 | ex | |- ( i = I -> ( i = j -> j = I ) ) |
| 46 | 45 | con3d | |- ( i = I -> ( -. j = I -> -. i = j ) ) |
| 47 | 46 | adantr | |- ( ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> ( -. j = I -> -. i = j ) ) |
| 48 | 47 | impcom | |- ( ( -. j = I /\ ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) ) -> -. i = j ) |
| 49 | iffalse | |- ( -. i = j -> if ( i = j , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) = ( 0g ` R ) ) |
|
| 50 | 48 49 | syl | |- ( ( -. j = I /\ ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) ) -> if ( i = j , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) = ( 0g ` R ) ) |
| 51 | 42 50 | eqtrd | |- ( ( -. j = I /\ ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) ) -> ( i .1. j ) = ( 0g ` R ) ) |
| 52 | iffalse | |- ( -. j = I -> if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) = ( i .1. j ) ) |
|
| 53 | 52 | adantr | |- ( ( -. j = I /\ ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) ) -> if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) = ( i .1. j ) ) |
| 54 | iffalse | |- ( -. j = I -> if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) = ( 0g ` R ) ) |
|
| 55 | 54 | adantr | |- ( ( -. j = I /\ ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) ) -> if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) = ( 0g ` R ) ) |
| 56 | 51 53 55 | 3eqtr4rd | |- ( ( -. j = I /\ ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) ) -> if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) = if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) |
| 57 | 30 56 | pm2.61ian | |- ( ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) = if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) |
| 58 | 23 57 | eqtrd | |- ( ( i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> if ( i = I , if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) , ( i X j ) ) = if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) |
| 59 | iffalse | |- ( -. i = I -> if ( i = I , if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) , ( i X j ) ) = ( i X j ) ) |
|
| 60 | 59 | adantr | |- ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> if ( i = I , if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) , ( i X j ) ) = ( i X j ) ) |
| 61 | 4 5 2 | mat1bas | |- ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) -> .1. e. ( Base ` ( N Mat R ) ) ) |
| 62 | 61 | adantr | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> .1. e. ( Base ` ( N Mat R ) ) ) |
| 63 | simpr | |- ( ( I e. N /\ Z e. V ) -> Z e. V ) |
|
| 64 | 63 | adantl | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> Z e. V ) |
| 65 | 62 64 17 | 3jca | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> ( .1. e. ( Base ` ( N Mat R ) ) /\ Z e. V /\ I e. N ) ) |
| 66 | 65 | 3ad2ant1 | |- ( ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) -> ( .1. e. ( Base ` ( N Mat R ) ) /\ Z e. V /\ I e. N ) ) |
| 67 | 3simpc | |- ( ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) -> ( i e. N /\ j e. N ) ) |
|
| 68 | 37 66 67 | 3jca | |- ( ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) -> ( R e. Ring /\ ( .1. e. ( Base ` ( N Mat R ) ) /\ Z e. V /\ I e. N ) /\ ( i e. N /\ j e. N ) ) ) |
| 69 | 68 | adantl | |- ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> ( R e. Ring /\ ( .1. e. ( Base ` ( N Mat R ) ) /\ Z e. V /\ I e. N ) /\ ( i e. N /\ j e. N ) ) ) |
| 70 | 4 5 1 2 19 3 | ma1repveval | |- ( ( R e. Ring /\ ( .1. e. ( Base ` ( N Mat R ) ) /\ Z e. V /\ I e. N ) /\ ( i e. N /\ j e. N ) ) -> ( i X j ) = if ( j = I , ( Z ` i ) , if ( j = i , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) ) ) |
| 71 | 69 70 | syl | |- ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> ( i X j ) = if ( j = I , ( Z ` i ) , if ( j = i , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) ) ) |
| 72 | 34 | ad2antlr | |- ( ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) /\ -. j = I ) -> N e. Fin ) |
| 73 | 37 | ad2antlr | |- ( ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) /\ -. j = I ) -> R e. Ring ) |
| 74 | 38 | ad2antlr | |- ( ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) /\ -. j = I ) -> i e. N ) |
| 75 | 39 | ad2antlr | |- ( ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) /\ -. j = I ) -> j e. N ) |
| 76 | 4 31 19 72 73 74 75 2 | mat1ov | |- ( ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) /\ -. j = I ) -> ( i .1. j ) = if ( i = j , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) ) |
| 77 | equcom | |- ( i = j <-> j = i ) |
|
| 78 | 77 | a1i | |- ( ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) /\ -. j = I ) -> ( i = j <-> j = i ) ) |
| 79 | 78 | ifbid | |- ( ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) /\ -. j = I ) -> if ( i = j , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) = if ( j = i , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) ) |
| 80 | 76 79 | eqtr2d | |- ( ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) /\ -. j = I ) -> if ( j = i , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) = ( i .1. j ) ) |
| 81 | 80 | ifeq2da | |- ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> if ( j = I , ( Z ` i ) , if ( j = i , ( 1r ` R ) , ( 0g ` R ) ) ) = if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) |
| 82 | 60 71 81 | 3eqtrd | |- ( ( -. i = I /\ ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) ) -> if ( i = I , if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) , ( i X j ) ) = if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) |
| 83 | 58 82 | pm2.61ian | |- ( ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) /\ i e. N /\ j e. N ) -> if ( i = I , if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) , ( i X j ) ) = if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) |
| 84 | 83 | mpoeq3dva | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> ( i e. N , j e. N |-> if ( i = I , if ( j = I , ( Z ` I ) , ( 0g ` R ) ) , ( i X j ) ) ) = ( i e. N , j e. N |-> if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) ) |
| 85 | eqid | |- ( N matRepV R ) = ( N matRepV R ) |
|
| 86 | 4 5 85 1 | marepvval | |- ( ( .1. e. ( Base ` ( N Mat R ) ) /\ Z e. V /\ I e. N ) -> ( ( .1. ( N matRepV R ) Z ) ` I ) = ( i e. N , j e. N |-> if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) ) |
| 87 | 65 86 | syl | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> ( ( .1. ( N matRepV R ) Z ) ` I ) = ( i e. N , j e. N |-> if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) ) |
| 88 | 3 87 | eqtr2id | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> ( i e. N , j e. N |-> if ( j = I , ( Z ` i ) , ( i .1. j ) ) ) = X ) |
| 89 | 21 84 88 | 3eqtrd | |- ( ( ( R e. Ring /\ N e. Fin ) /\ ( I e. N /\ Z e. V ) ) -> ( I ( X ( N matRRep R ) ( Z ` I ) ) I ) = X ) |