Metamath Proof Explorer


Theorem 1marepvmarrepid

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 N
marepvmarrep1.o 1 ˙ = 1 N Mat R
marepvmarrep1.x X = 1 ˙ N matRepV R Z I
Assertion 1marepvmarrepid R Ring N Fin I N Z V I X N matRRep R Z I I = X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 marepvmarrep1.v V = Base R N
2 marepvmarrep1.o 1 ˙ = 1 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 Ring N Fin Z V I N 1 ˙ N matRepV R Z I Base N Mat R
7 6 ancom2s R Ring N Fin I N Z V 1 ˙ N matRepV R Z I Base N Mat R
8 3 7 eqeltrid R Ring N Fin I N Z V X Base N Mat R
9 elmapi Z Base R N Z : N Base R
10 ffvelrn Z : N Base R I N Z I Base R
11 10 ex Z : N Base R I N Z I Base R
12 9 11 syl Z Base R N I N Z I Base R
13 12 1 eleq2s Z V I N Z I Base R
14 13 impcom I N Z V Z I Base R
15 14 adantl R Ring N Fin I N Z V Z I Base R
16 simpl I N Z V I N
17 16 adantl R Ring N Fin I N Z V I N
18 eqid N matRRep R = N matRRep R
19 eqid 0 R = 0 R
20 4 5 18 19 marrepval X Base N Mat R Z I Base R I N I N I X N matRRep R Z I I = i N , j N if i = I if j = I Z I 0 R i X j
21 8 15 17 17 20 syl22anc R Ring N Fin I N Z V I X N matRRep R Z I I = i N , j N if i = I if j = I Z I 0 R i X j
22 iftrue i = I if i = I if j = I Z I 0 R i X j = if j = I Z I 0 R
23 22 adantr i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if i = I if j = I Z I 0 R i X j = if j = I Z I 0 R
24 iftrue j = I if j = I Z I 0 R = Z I
25 24 adantr j = I i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if j = I Z I 0 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 Ring N Fin I N Z V i N j N Z i = Z I
29 26 28 sylan9eq j = I i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if j = I Z i i 1 ˙ j = Z I
30 25 29 eqtr4d j = I i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if j = I Z I 0 R = if j = I Z i i 1 ˙ j
31 eqid 1 R = 1 R
32 simpr R Ring N Fin N Fin
33 32 adantr R Ring N Fin I N Z V N Fin
34 33 3ad2ant1 R Ring N Fin I N Z V i N j N N Fin
35 simpl R Ring N Fin R Ring
36 35 adantr R Ring N Fin I N Z V R Ring
37 36 3ad2ant1 R Ring N Fin I N Z V i N j N R Ring
38 simp2 R Ring N Fin I N Z V i N j N i N
39 simp3 R Ring N Fin I N Z V i N j N j N
40 4 31 19 34 37 38 39 2 mat1ov R Ring N Fin I N Z V i N j N i 1 ˙ j = if i = j 1 R 0 R
41 40 adantl i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N i 1 ˙ j = if i = j 1 R 0 R
42 41 adantl ¬ j = I i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N i 1 ˙ j = if i = j 1 R 0 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 Ring N Fin I N Z V i N j N ¬ j = I ¬ i = j
48 47 impcom ¬ j = I i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N ¬ i = j
49 iffalse ¬ i = j if i = j 1 R 0 R = 0 R
50 48 49 syl ¬ j = I i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if i = j 1 R 0 R = 0 R
51 42 50 eqtrd ¬ j = I i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N i 1 ˙ j = 0 R
52 iffalse ¬ j = I if j = I Z i i 1 ˙ j = i 1 ˙ j
53 52 adantr ¬ j = I i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if j = I Z i i 1 ˙ j = i 1 ˙ j
54 iffalse ¬ j = I if j = I Z I 0 R = 0 R
55 54 adantr ¬ j = I i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if j = I Z I 0 R = 0 R
56 51 53 55 3eqtr4rd ¬ j = I i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if j = I Z I 0 R = if j = I Z i i 1 ˙ j
57 30 56 pm2.61ian i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if j = I Z I 0 R = if j = I Z i i 1 ˙ j
58 23 57 eqtrd i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if i = I if j = I Z I 0 R i X j = if j = I Z i i 1 ˙ j
59 iffalse ¬ i = I if i = I if j = I Z I 0 R i X j = i X j
60 59 adantr ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if i = I if j = I Z I 0 R i X j = i X j
61 4 5 2 mat1bas R Ring N Fin 1 ˙ Base N Mat R
62 61 adantr R Ring N Fin I N Z V 1 ˙ Base N Mat R
63 simpr I N Z V Z V
64 63 adantl R Ring N Fin I N Z V Z V
65 62 64 17 3jca R Ring N Fin I N Z V 1 ˙ Base N Mat R Z V I N
66 65 3ad2ant1 R Ring N Fin I N Z V i N j N 1 ˙ Base N Mat R Z V I N
67 3simpc R Ring N Fin I N Z V i N j N i N j N
68 37 66 67 3jca R Ring N Fin I N Z V i N j N R Ring 1 ˙ Base N Mat R Z V I N i N j N
69 68 adantl ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N R Ring 1 ˙ Base N Mat R Z V I N i N j N
70 4 5 1 2 19 3 ma1repveval R Ring 1 ˙ Base N Mat R Z V I N i N j N i X j = if j = I Z i if j = i 1 R 0 R
71 69 70 syl ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N i X j = if j = I Z i if j = i 1 R 0 R
72 34 ad2antlr ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N ¬ j = I N Fin
73 37 ad2antlr ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N ¬ j = I R Ring
74 38 ad2antlr ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N ¬ j = I i N
75 39 ad2antlr ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N ¬ j = I j N
76 4 31 19 72 73 74 75 2 mat1ov ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N ¬ j = I i 1 ˙ j = if i = j 1 R 0 R
77 equcom i = j j = i
78 77 a1i ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N ¬ j = I i = j j = i
79 78 ifbid ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N ¬ j = I if i = j 1 R 0 R = if j = i 1 R 0 R
80 76 79 eqtr2d ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N ¬ j = I if j = i 1 R 0 R = i 1 ˙ j
81 80 ifeq2da ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if j = I Z i if j = i 1 R 0 R = if j = I Z i i 1 ˙ j
82 60 71 81 3eqtrd ¬ i = I R Ring N Fin I N Z V i N j N if i = I if j = I Z I 0 R i X j = if j = I Z i i 1 ˙ j
83 58 82 pm2.61ian R Ring N Fin I N Z V i N j N if i = I if j = I Z I 0 R i X j = if j = I Z i i 1 ˙ j
84 83 mpoeq3dva R Ring N Fin I N Z V i N , j N if i = I if j = I Z I 0 R i X j = i N , j N if j = I Z i i 1 ˙ j
85 eqid N matRepV R = N matRepV R
86 4 5 85 1 marepvval 1 ˙ Base N Mat R Z V I N 1 ˙ N matRepV R Z I = i N , j N if j = I Z i i 1 ˙ j
87 65 86 syl R Ring N Fin I N Z V 1 ˙ N matRepV R Z I = i N , j N if j = I Z i i 1 ˙ j
88 3 87 eqtr2id R Ring N Fin I N Z V i N , j N if j = I Z i i 1 ˙ j = X
89 21 84 88 3eqtrd R Ring N Fin I N Z V I X N matRRep R Z I I = X