This is an inofficial mirror of http://metamath.tirix.org for personal testing of a visualizer extension only.
Description: The algebra of matrices with dimension 1 over a commutative ring is a commutative ring. (Contributed by AV, 16-Aug-2019)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Hypotheses | mat1dim.a | ⊢ 𝐴 = ( { 𝐸 } Mat 𝑅 ) | |
| mat1dim.b | ⊢ 𝐵 = ( Base ‘ 𝑅 ) | ||
| mat1dim.o | ⊢ 𝑂 = 〈 𝐸 , 𝐸 〉 | ||
| Assertion | mat1dimcrng | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → 𝐴 ∈ CRing ) |
| Step | Hyp | Ref | Expression |
|---|---|---|---|
| 1 | mat1dim.a | ⊢ 𝐴 = ( { 𝐸 } Mat 𝑅 ) | |
| 2 | mat1dim.b | ⊢ 𝐵 = ( Base ‘ 𝑅 ) | |
| 3 | mat1dim.o | ⊢ 𝑂 = 〈 𝐸 , 𝐸 〉 | |
| 4 | snfi | ⊢ { 𝐸 } ∈ Fin | |
| 5 | crngring | ⊢ ( 𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring ) | |
| 6 | 5 | adantr | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → 𝑅 ∈ Ring ) |
| 7 | 1 | matring | ⊢ ( ( { 𝐸 } ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) → 𝐴 ∈ Ring ) |
| 8 | 4 6 7 | sylancr | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → 𝐴 ∈ Ring ) |
| 9 | 1 2 3 | mat1dimelbas | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ↔ ∃ 𝑎 ∈ 𝐵 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ) |
| 10 | 1 2 3 | mat1dimelbas | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ↔ ∃ 𝑏 ∈ 𝐵 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) ) |
| 11 | 9 10 | anbi12d | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ) ↔ ( ∃ 𝑎 ∈ 𝐵 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ∧ ∃ 𝑏 ∈ 𝐵 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) ) ) |
| 12 | 5 11 | sylan | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ) ↔ ( ∃ 𝑎 ∈ 𝐵 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ∧ ∃ 𝑏 ∈ 𝐵 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) ) ) |
| 13 | simpll | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ) → 𝑅 ∈ CRing ) | |
| 14 | simprl | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ) → 𝑎 ∈ 𝐵 ) | |
| 15 | simprr | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ) → 𝑏 ∈ 𝐵 ) | |
| 16 | eqid | ⊢ ( .r ‘ 𝑅 ) = ( .r ‘ 𝑅 ) | |
| 17 | 2 16 | crngcom | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑎 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑏 ) = ( 𝑏 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑎 ) ) |
| 18 | 13 14 15 17 | syl3anc | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑎 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑏 ) = ( 𝑏 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑎 ) ) |
| 19 | 18 | opeq2d | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ) → 〈 𝑂 , ( 𝑎 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑏 ) 〉 = 〈 𝑂 , ( 𝑏 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑎 ) 〉 ) |
| 20 | 19 | sneqd | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ) → { 〈 𝑂 , ( 𝑎 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑏 ) 〉 } = { 〈 𝑂 , ( 𝑏 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑎 ) 〉 } ) |
| 21 | 5 | anim1i | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ) |
| 22 | 1 2 3 | mat1dimmul | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ) → ( { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) = { 〈 𝑂 , ( 𝑎 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑏 ) 〉 } ) |
| 23 | 21 22 | sylan | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ) → ( { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) = { 〈 𝑂 , ( 𝑎 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑏 ) 〉 } ) |
| 24 | pm3.22 | ⊢ ( ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) ) | |
| 25 | 1 2 3 | mat1dimmul | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) ) → ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) = { 〈 𝑂 , ( 𝑏 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑎 ) 〉 } ) |
| 26 | 21 24 25 | syl2an | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ) → ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) = { 〈 𝑂 , ( 𝑏 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑎 ) 〉 } ) |
| 27 | 20 23 26 | 3eqtr4d | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ) → ( { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ) |
| 28 | 27 | expr | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑏 ∈ 𝐵 → ( { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 29 | 28 | adantr | ⊢ ( ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) → ( 𝑏 ∈ 𝐵 → ( { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 30 | 29 | imp | ⊢ ( ( ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) → ( { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ) |
| 31 | 30 | adantr | ⊢ ( ( ( ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) → ( { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ) |
| 32 | oveq12 | ⊢ ( ( 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ∧ 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) → ( 𝑥 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑦 ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) ) | |
| 33 | 32 | ad4ant24 | ⊢ ( ( ( ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) → ( 𝑥 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑦 ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) ) |
| 34 | oveq12 | ⊢ ( ( 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ∧ 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) → ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ) | |
| 35 | 34 | expcom | ⊢ ( 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } → ( 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } → ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 36 | 35 | ad2antlr | ⊢ ( ( ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } → ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ) ) |
| 37 | 36 | imp | ⊢ ( ( ( ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) → ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) = ( { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ( .r ‘ 𝐴 ) { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ) |
| 38 | 31 33 37 | 3eqtr4d | ⊢ ( ( ( ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) → ( 𝑥 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑦 ) = ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) ) |
| 39 | 38 | rexlimdva2 | ⊢ ( ( ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ) ∧ 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ) → ( ∃ 𝑏 ∈ 𝐵 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } → ( 𝑥 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑦 ) = ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) ) ) |
| 40 | 39 | rexlimdva2 | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( ∃ 𝑎 ∈ 𝐵 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } → ( ∃ 𝑏 ∈ 𝐵 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } → ( 𝑥 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑦 ) = ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) ) ) ) |
| 41 | 40 | impd | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( ( ∃ 𝑎 ∈ 𝐵 𝑥 = { 〈 𝑂 , 𝑎 〉 } ∧ ∃ 𝑏 ∈ 𝐵 𝑦 = { 〈 𝑂 , 𝑏 〉 } ) → ( 𝑥 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑦 ) = ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) ) ) |
| 42 | 12 41 | sylbid | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ) → ( 𝑥 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑦 ) = ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) ) ) |
| 43 | 42 | ralrimivv | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ∀ 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ∀ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ( 𝑥 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑦 ) = ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) ) |
| 44 | eqid | ⊢ ( Base ‘ 𝐴 ) = ( Base ‘ 𝐴 ) | |
| 45 | eqid | ⊢ ( .r ‘ 𝐴 ) = ( .r ‘ 𝐴 ) | |
| 46 | 44 45 | iscrng2 | ⊢ ( 𝐴 ∈ CRing ↔ ( 𝐴 ∈ Ring ∧ ∀ 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ∀ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ( 𝑥 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑦 ) = ( 𝑦 ( .r ‘ 𝐴 ) 𝑥 ) ) ) |
| 47 | 8 43 46 | sylanbrc | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → 𝐴 ∈ CRing ) |