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Description: A matrix with dimension 1 is an ordered pair with an ordered pair (of the one and only pair of indices) as first component. (Contributed by AV, 15-Aug-2019)
| Ref | Expression | ||
|---|---|---|---|
| Hypotheses | mat1dim.a | ⊢ 𝐴 = ( { 𝐸 } Mat 𝑅 ) | |
| mat1dim.b | ⊢ 𝐵 = ( Base ‘ 𝑅 ) | ||
| mat1dim.o | ⊢ 𝑂 = 〈 𝐸 , 𝐸 〉 | ||
| Assertion | mat1dimelbas | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ↔ ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 𝑂 , 𝑟 〉 } ) ) |
| 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 | simpl | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → 𝑅 ∈ Ring ) | |
| 6 | 1 2 | matbas2 | ⊢ ( ( { 𝐸 } ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) → ( 𝐵 ↑m ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ) = ( Base ‘ 𝐴 ) ) |
| 7 | 6 | eqcomd | ⊢ ( ( { 𝐸 } ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) → ( Base ‘ 𝐴 ) = ( 𝐵 ↑m ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ) ) |
| 8 | 7 | eleq2d | ⊢ ( ( { 𝐸 } ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ) → ( 𝑀 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ↔ 𝑀 ∈ ( 𝐵 ↑m ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ) ) ) |
| 9 | 4 5 8 | sylancr | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ↔ 𝑀 ∈ ( 𝐵 ↑m ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ) ) ) |
| 10 | 2 | fvexi | ⊢ 𝐵 ∈ V |
| 11 | snex | ⊢ { 𝐸 } ∈ V | |
| 12 | 11 11 | pm3.2i | ⊢ ( { 𝐸 } ∈ V ∧ { 𝐸 } ∈ V ) |
| 13 | xpexg | ⊢ ( ( { 𝐸 } ∈ V ∧ { 𝐸 } ∈ V ) → ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ∈ V ) | |
| 14 | 12 13 | mp1i | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ∈ V ) |
| 15 | elmapg | ⊢ ( ( 𝐵 ∈ V ∧ ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ∈ V ) → ( 𝑀 ∈ ( 𝐵 ↑m ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ) ↔ 𝑀 : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ) ) | |
| 16 | 10 14 15 | sylancr | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 ∈ ( 𝐵 ↑m ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ) ↔ 𝑀 : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ) ) |
| 17 | 9 16 | bitrd | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ↔ 𝑀 : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ) ) |
| 18 | xpsng | ⊢ ( ( 𝐸 ∈ 𝑉 ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) = { 〈 𝐸 , 𝐸 〉 } ) | |
| 19 | 18 | anidms | ⊢ ( 𝐸 ∈ 𝑉 → ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) = { 〈 𝐸 , 𝐸 〉 } ) |
| 20 | 19 | adantl | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) = { 〈 𝐸 , 𝐸 〉 } ) |
| 21 | 20 | feq2d | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ↔ 𝑀 : { 〈 𝐸 , 𝐸 〉 } ⟶ 𝐵 ) ) |
| 22 | opex | ⊢ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ∈ V | |
| 23 | 22 | fsn2 | ⊢ ( 𝑀 : { 〈 𝐸 , 𝐸 〉 } ⟶ 𝐵 ↔ ( ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } ) ) |
| 24 | risset | ⊢ ( ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ∈ 𝐵 ↔ ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑟 = ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ) | |
| 25 | eqcom | ⊢ ( 𝑟 = ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ↔ ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) | |
| 26 | 25 | rexbii | ⊢ ( ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑟 = ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ↔ ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) |
| 27 | 24 26 | sylbb | ⊢ ( ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ∈ 𝐵 → ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) |
| 28 | 27 | ad2antrl | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } ) ) → ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) |
| 29 | eqeq1 | ⊢ ( 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } → ( 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ) ) | |
| 30 | opex | ⊢ 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 ∈ V | |
| 31 | sneqbg | ⊢ ( 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 ∈ V → ( { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 = 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 ) ) | |
| 32 | 30 31 | ax-mp | ⊢ ( { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 = 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 ) |
| 33 | eqid | ⊢ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 = 〈 𝐸 , 𝐸 〉 | |
| 34 | vex | ⊢ 𝑟 ∈ V | |
| 35 | 22 34 | opth2 | ⊢ ( 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 = 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 ↔ ( 〈 𝐸 , 𝐸 〉 = 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ∧ ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) ) |
| 36 | 33 35 | mpbiran | ⊢ ( 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 = 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 ↔ ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) |
| 37 | 32 36 | bitri | ⊢ ( { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) |
| 38 | 29 37 | bitrdi | ⊢ ( 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } → ( 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) ) |
| 39 | 38 | adantl | ⊢ ( ( ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } ) → ( 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) ) |
| 40 | 39 | adantl | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } ) ) → ( 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) ) |
| 41 | 40 | rexbidv | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } ) ) → ( ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) = 𝑟 ) ) |
| 42 | 28 41 | mpbird | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ ( ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } ) ) → ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ) |
| 43 | 42 | ex | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( ( ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) ∈ 𝐵 ∧ 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , ( 𝑀 ‘ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 ) 〉 } ) → ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ) ) |
| 44 | 23 43 | biimtrid | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 : { 〈 𝐸 , 𝐸 〉 } ⟶ 𝐵 → ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ) ) |
| 45 | 21 44 | sylbid | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 → ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ) ) |
| 46 | f1o2sn | ⊢ ( ( 𝐸 ∈ 𝑉 ∧ 𝑟 ∈ 𝐵 ) → { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) –1-1-onto→ { 𝑟 } ) | |
| 47 | f1of | ⊢ ( { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) –1-1-onto→ { 𝑟 } → { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ { 𝑟 } ) | |
| 48 | 46 47 | syl | ⊢ ( ( 𝐸 ∈ 𝑉 ∧ 𝑟 ∈ 𝐵 ) → { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ { 𝑟 } ) |
| 49 | 48 | adantll | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵 ) → { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ { 𝑟 } ) |
| 50 | snssi | ⊢ ( 𝑟 ∈ 𝐵 → { 𝑟 } ⊆ 𝐵 ) | |
| 51 | 50 | adantl | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵 ) → { 𝑟 } ⊆ 𝐵 ) |
| 52 | 49 51 | fssd | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵 ) → { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ) |
| 53 | feq1 | ⊢ ( 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } → ( 𝑀 : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ↔ { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ) ) | |
| 54 | 52 53 | syl5ibrcom | ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) ∧ 𝑟 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } → 𝑀 : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ) ) |
| 55 | 54 | rexlimdva | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } → 𝑀 : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ) ) |
| 56 | 45 55 | impbid | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ↔ ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ) ) |
| 57 | 3 | eqcomi | ⊢ 〈 𝐸 , 𝐸 〉 = 𝑂 |
| 58 | 57 | opeq1i | ⊢ 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 = 〈 𝑂 , 𝑟 〉 |
| 59 | 58 | sneqi | ⊢ { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } = { 〈 𝑂 , 𝑟 〉 } |
| 60 | 59 | eqeq2i | ⊢ ( 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ 𝑀 = { 〈 𝑂 , 𝑟 〉 } ) |
| 61 | 60 | a1i | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ 𝑀 = { 〈 𝑂 , 𝑟 〉 } ) ) |
| 62 | 61 | rexbidv | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 〈 𝐸 , 𝐸 〉 , 𝑟 〉 } ↔ ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 𝑂 , 𝑟 〉 } ) ) |
| 63 | 56 62 | bitrd | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 : ( { 𝐸 } × { 𝐸 } ) ⟶ 𝐵 ↔ ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 𝑂 , 𝑟 〉 } ) ) |
| 64 | 17 63 | bitrd | ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸 ∈ 𝑉 ) → ( 𝑀 ∈ ( Base ‘ 𝐴 ) ↔ ∃ 𝑟 ∈ 𝐵 𝑀 = { 〈 𝑂 , 𝑟 〉 } ) ) |