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Theorem mavmulass

Description: Associativity of the multiplication of two NxN matrices with an N-dimensional vector. (Contributed by AV, 9-Feb-2019) (Revised by AV, 25-Feb-2019) (Proof shortened by AV, 22-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses 1mavmul.a A=NMatR
1mavmul.b B=BaseR
1mavmul.t ·˙=RmaVecMulNN
1mavmul.r φRRing
1mavmul.n φNFin
1mavmul.y φYBN
mavmulass.m ×˙=RmaMulNNN
mavmulass.x φXBaseA
mavmulass.z φZBaseA
Assertion mavmulass φX×˙Z·˙Y=X·˙Z·˙Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 1mavmul.a A=NMatR
2 1mavmul.b B=BaseR
3 1mavmul.t ·˙=RmaVecMulNN
4 1mavmul.r φRRing
5 1mavmul.n φNFin
6 1mavmul.y φYBN
7 mavmulass.m ×˙=RmaMulNNN
8 mavmulass.x φXBaseA
9 mavmulass.z φZBaseA
10 eqid R=R
11 1 2 matbas2 NFinRRingBN×N=BaseA
12 5 4 11 syl2anc φBN×N=BaseA
13 8 12 eleqtrrd φXBN×N
14 9 12 eleqtrrd φZBN×N
15 2 4 7 5 5 5 13 14 mamucl φX×˙ZBN×N
16 15 12 eleqtrd φX×˙ZBaseA
17 1 3 2 10 4 5 16 6 mavmulcl φX×˙Z·˙YBN
18 elmapi X×˙Z·˙YBNX×˙Z·˙Y:NB
19 ffn X×˙Z·˙Y:NBX×˙Z·˙YFnN
20 17 18 19 3syl φX×˙Z·˙YFnN
21 1 3 2 10 4 5 9 6 mavmulcl φZ·˙YBN
22 1 3 2 10 4 5 8 21 mavmulcl φX·˙Z·˙YBN
23 elmapi X·˙Z·˙YBNX·˙Z·˙Y:NB
24 ffn X·˙Z·˙Y:NBX·˙Z·˙YFnN
25 22 23 24 3syl φX·˙Z·˙YFnN
26 4 ringcmnd φRCMnd
27 26 adantr φiNRCMnd
28 5 adantr φiNNFin
29 4 ad2antrr φiNjNkNRRing
30 elmapi XBN×NX:N×NB
31 13 30 syl φX:N×NB
32 31 ad2antrr φiNjNkNX:N×NB
33 simplr φiNjNkNiN
34 simprr φiNjNkNkN
35 32 33 34 fovcdmd φiNjNkNiXkB
36 elmapi ZBN×NZ:N×NB
37 14 36 syl φZ:N×NB
38 37 ad2antrr φiNjNkNZ:N×NB
39 simprl φiNjNkNjN
40 38 34 39 fovcdmd φiNjNkNkZjB
41 elmapi YBNY:NB
42 ffvelcdm Y:NBjNYjB
43 42 ex Y:NBjNYjB
44 6 41 43 3syl φjNYjB
45 44 imp φjNYjB
46 45 ad2ant2r φiNjNkNYjB
47 2 10 29 40 46 ringcld φiNjNkNkZjRYjB
48 2 10 29 35 47 ringcld φiNjNkNiXkRkZjRYjB
49 2 27 28 28 48 gsumcom3fi φiNRjNRkNiXkRkZjRYj=RkNRjNiXkRkZjRYj
50 4 ad2antrr φiNjNRRing
51 5 ad2antrr φiNjNNFin
52 13 ad2antrr φiNjNXBN×N
53 14 ad2antrr φiNjNZBN×N
54 simplr φiNjNiN
55 simpr φiNjNjN
56 7 2 10 50 51 51 51 52 53 54 55 mamufv φiNjNiX×˙Zj=RkNiXkRkZj
57 56 oveq1d φiNjNiX×˙ZjRYj=RkNiXkRkZjRYj
58 eqid 0R=0R
59 45 adantlr φiNjNYjB
60 4 adantr φiNRRing
61 60 ad2antrr φiNjNkNRRing
62 31 ad2antrr φiNkNX:N×NB
63 simplr φiNkNiN
64 simpr φiNkNkN
65 62 63 64 fovcdmd φiNkNiXkB
66 65 adantlr φiNjNkNiXkB
67 37 adantr φiNZ:N×NB
68 67 ad2antrr φiNjNkNZ:N×NB
69 simpr φiNjNkNkN
70 simplr φiNjNkNjN
71 68 69 70 fovcdmd φiNjNkNkZjB
72 2 10 61 66 71 ringcld φiNjNkNiXkRkZjB
73 eqid kNiXkRkZj=kNiXkRkZj
74 ovexd φiNjNkNiXkRkZjV
75 fvexd φiNjN0RV
76 73 51 74 75 fsuppmptdm φiNjNfinSupp0RkNiXkRkZj
77 2 58 10 50 51 59 72 76 gsummulc1 φiNjNRkNiXkRkZjRYj=RkNiXkRkZjRYj
78 2 10 ringass RRingiXkBkZjBYjBiXkRkZjRYj=iXkRkZjRYj
79 29 35 40 46 78 syl13anc φiNjNkNiXkRkZjRYj=iXkRkZjRYj
80 79 anassrs φiNjNkNiXkRkZjRYj=iXkRkZjRYj
81 80 mpteq2dva φiNjNkNiXkRkZjRYj=kNiXkRkZjRYj
82 81 oveq2d φiNjNRkNiXkRkZjRYj=RkNiXkRkZjRYj
83 57 77 82 3eqtr2d φiNjNiX×˙ZjRYj=RkNiXkRkZjRYj
84 83 mpteq2dva φiNjNiX×˙ZjRYj=jNRkNiXkRkZjRYj
85 84 oveq2d φiNRjNiX×˙ZjRYj=RjNRkNiXkRkZjRYj
86 4 ad2antrr φiNkNRRing
87 5 ad2antrr φiNkNNFin
88 9 ad2antrr φiNkNZBaseA
89 6 ad2antrr φiNkNYBN
90 1 3 2 10 86 87 88 89 64 mavmulfv φiNkNZ·˙Yk=RjNkZjRYj
91 90 oveq2d φiNkNiXkRZ·˙Yk=iXkRRjNkZjRYj
92 60 ad2antrr φiNkNjNRRing
93 67 ad2antrr φiNkNjNZ:N×NB
94 simplr φiNkNjNkN
95 simpr φiNkNjNjN
96 93 94 95 fovcdmd φiNkNjNkZjB
97 44 ad2antrr φiNkNjNYjB
98 97 imp φiNkNjNYjB
99 2 10 92 96 98 ringcld φiNkNjNkZjRYjB
100 eqid jNkZjRYj=jNkZjRYj
101 ovexd φiNkNjNkZjRYjV
102 fvexd φiNkN0RV
103 100 87 101 102 fsuppmptdm φiNkNfinSupp0RjNkZjRYj
104 2 58 10 86 87 65 99 103 gsummulc2 φiNkNRjNiXkRkZjRYj=iXkRRjNkZjRYj
105 91 104 eqtr4d φiNkNiXkRZ·˙Yk=RjNiXkRkZjRYj
106 105 mpteq2dva φiNkNiXkRZ·˙Yk=kNRjNiXkRkZjRYj
107 106 oveq2d φiNRkNiXkRZ·˙Yk=RkNRjNiXkRkZjRYj
108 49 85 107 3eqtr4d φiNRjNiX×˙ZjRYj=RkNiXkRZ·˙Yk
109 16 adantr φiNX×˙ZBaseA
110 6 adantr φiNYBN
111 simpr φiNiN
112 1 3 2 10 60 28 109 110 111 mavmulfv φiNX×˙Z·˙Yi=RjNiX×˙ZjRYj
113 8 adantr φiNXBaseA
114 21 adantr φiNZ·˙YBN
115 1 3 2 10 60 28 113 114 111 mavmulfv φiNX·˙Z·˙Yi=RkNiXkRZ·˙Yk
116 108 112 115 3eqtr4d φiNX×˙Z·˙Yi=X·˙Z·˙Yi
117 20 25 116 eqfnfvd φX×˙Z·˙Y=X·˙Z·˙Y