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Theorem mamuass

Description: Matrix multiplication is associative, see also statement in Lang p. 505. (Contributed by Stefan O'Rear, 5-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses mamucl.b B=BaseR
mamucl.r φRRing
mamuass.m φMFin
mamuass.n φNFin
mamuass.o φOFin
mamuass.p φPFin
mamuass.x φXBM×N
mamuass.y φYBN×O
mamuass.z φZBO×P
mamuass.f F=RmaMulMNO
mamuass.g G=RmaMulMOP
mamuass.h H=RmaMulMNP
mamuass.i I=RmaMulNOP
Assertion mamuass φXFYGZ=XHYIZ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mamucl.b B=BaseR
2 mamucl.r φRRing
3 mamuass.m φMFin
4 mamuass.n φNFin
5 mamuass.o φOFin
6 mamuass.p φPFin
7 mamuass.x φXBM×N
8 mamuass.y φYBN×O
9 mamuass.z φZBO×P
10 mamuass.f F=RmaMulMNO
11 mamuass.g G=RmaMulMOP
12 mamuass.h H=RmaMulMNP
13 mamuass.i I=RmaMulNOP
14 2 ringcmnd φRCMnd
15 14 adantr φiMkPRCMnd
16 5 adantr φiMkPOFin
17 4 adantr φiMkPNFin
18 eqid R=R
19 2 ad2antrr φiMkPjOlNRRing
20 elmapi XBM×NX:M×NB
21 7 20 syl φX:M×NB
22 21 ad2antrr φiMkPlNX:M×NB
23 simplrl φiMkPlNiM
24 simpr φiMkPlNlN
25 22 23 24 fovcdmd φiMkPlNiXlB
26 25 adantrl φiMkPjOlNiXlB
27 elmapi YBN×OY:N×OB
28 8 27 syl φY:N×OB
29 28 ad2antrr φiMkPjOlNY:N×OB
30 simprr φiMkPjOlNlN
31 simprl φiMkPjOlNjO
32 29 30 31 fovcdmd φiMkPjOlNlYjB
33 elmapi ZBO×PZ:O×PB
34 9 33 syl φZ:O×PB
35 34 ad2antrr φiMkPjOZ:O×PB
36 simpr φiMkPjOjO
37 simplrr φiMkPjOkP
38 35 36 37 fovcdmd φiMkPjOjZkB
39 38 adantrr φiMkPjOlNjZkB
40 1 18 19 32 39 ringcld φiMkPjOlNlYjRjZkB
41 1 18 19 26 40 ringcld φiMkPjOlNiXlRlYjRjZkB
42 1 15 16 17 41 gsumcom3fi φiMkPRjORlNiXlRlYjRjZk=RlNRjOiXlRlYjRjZk
43 2 ad2antrr φiMkPjORRing
44 3 ad2antrr φiMkPjOMFin
45 4 ad2antrr φiMkPjONFin
46 5 ad2antrr φiMkPjOOFin
47 7 ad2antrr φiMkPjOXBM×N
48 8 ad2antrr φiMkPjOYBN×O
49 simplrl φiMkPjOiM
50 10 1 18 43 44 45 46 47 48 49 36 mamufv φiMkPjOiXFYj=RlNiXlRlYj
51 50 oveq1d φiMkPjOiXFYjRjZk=RlNiXlRlYjRjZk
52 eqid 0R=0R
53 1 18 19 26 32 ringcld φiMkPjOlNiXlRlYjB
54 53 anassrs φiMkPjOlNiXlRlYjB
55 eqid lNiXlRlYj=lNiXlRlYj
56 ovexd φiMkPjOlNiXlRlYjV
57 fvexd φiMkPjO0RV
58 55 45 56 57 fsuppmptdm φiMkPjOfinSupp0RlNiXlRlYj
59 1 52 18 43 45 38 54 58 gsummulc1 φiMkPjORlNiXlRlYjRjZk=RlNiXlRlYjRjZk
60 1 18 ringass RRingiXlBlYjBjZkBiXlRlYjRjZk=iXlRlYjRjZk
61 19 26 32 39 60 syl13anc φiMkPjOlNiXlRlYjRjZk=iXlRlYjRjZk
62 61 anassrs φiMkPjOlNiXlRlYjRjZk=iXlRlYjRjZk
63 62 mpteq2dva φiMkPjOlNiXlRlYjRjZk=lNiXlRlYjRjZk
64 63 oveq2d φiMkPjORlNiXlRlYjRjZk=RlNiXlRlYjRjZk
65 51 59 64 3eqtr2d φiMkPjOiXFYjRjZk=RlNiXlRlYjRjZk
66 65 mpteq2dva φiMkPjOiXFYjRjZk=jORlNiXlRlYjRjZk
67 66 oveq2d φiMkPRjOiXFYjRjZk=RjORlNiXlRlYjRjZk
68 2 ad2antrr φiMkPlNRRing
69 4 ad2antrr φiMkPlNNFin
70 5 ad2antrr φiMkPlNOFin
71 6 ad2antrr φiMkPlNPFin
72 8 ad2antrr φiMkPlNYBN×O
73 9 ad2antrr φiMkPlNZBO×P
74 simplrr φiMkPlNkP
75 13 1 18 68 69 70 71 72 73 24 74 mamufv φiMkPlNlYIZk=RjOlYjRjZk
76 75 oveq2d φiMkPlNiXlRlYIZk=iXlRRjOlYjRjZk
77 40 anass1rs φiMkPlNjOlYjRjZkB
78 eqid jOlYjRjZk=jOlYjRjZk
79 ovexd φiMkPlNjOlYjRjZkV
80 fvexd φiMkPlN0RV
81 78 70 79 80 fsuppmptdm φiMkPlNfinSupp0RjOlYjRjZk
82 1 52 18 68 70 25 77 81 gsummulc2 φiMkPlNRjOiXlRlYjRjZk=iXlRRjOlYjRjZk
83 76 82 eqtr4d φiMkPlNiXlRlYIZk=RjOiXlRlYjRjZk
84 83 mpteq2dva φiMkPlNiXlRlYIZk=lNRjOiXlRlYjRjZk
85 84 oveq2d φiMkPRlNiXlRlYIZk=RlNRjOiXlRlYjRjZk
86 42 67 85 3eqtr4d φiMkPRjOiXFYjRjZk=RlNiXlRlYIZk
87 2 adantr φiMkPRRing
88 3 adantr φiMkPMFin
89 6 adantr φiMkPPFin
90 1 2 10 3 4 5 7 8 mamucl φXFYBM×O
91 90 adantr φiMkPXFYBM×O
92 9 adantr φiMkPZBO×P
93 simprl φiMkPiM
94 simprr φiMkPkP
95 11 1 18 87 88 16 89 91 92 93 94 mamufv φiMkPiXFYGZk=RjOiXFYjRjZk
96 7 adantr φiMkPXBM×N
97 1 2 13 4 5 6 8 9 mamucl φYIZBN×P
98 97 adantr φiMkPYIZBN×P
99 12 1 18 87 88 17 89 96 98 93 94 mamufv φiMkPiXHYIZk=RlNiXlRlYIZk
100 86 95 99 3eqtr4d φiMkPiXFYGZk=iXHYIZk
101 100 ralrimivva φiMkPiXFYGZk=iXHYIZk
102 1 2 11 3 5 6 90 9 mamucl φXFYGZBM×P
103 elmapi XFYGZBM×PXFYGZ:M×PB
104 ffn XFYGZ:M×PBXFYGZFnM×P
105 102 103 104 3syl φXFYGZFnM×P
106 1 2 12 3 4 6 7 97 mamucl φXHYIZBM×P
107 elmapi XHYIZBM×PXHYIZ:M×PB
108 ffn XHYIZ:M×PBXHYIZFnM×P
109 106 107 108 3syl φXHYIZFnM×P
110 eqfnov2 XFYGZFnM×PXHYIZFnM×PXFYGZ=XHYIZiMkPiXFYGZk=iXHYIZk
111 105 109 110 syl2anc φXFYGZ=XHYIZiMkPiXFYGZk=iXHYIZk
112 101 111 mpbird φXFYGZ=XHYIZ