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Theorem mdetero

Description: The determinant function is multilinear (additive and homogeneous for each row (matrices are given explicitly by their entries). Corollary 4.9 in Lang p. 515. (Contributed by SO, 16-Jul-2018)

Ref Expression
Hypotheses mdetero.d D = N maDet R
mdetero.k K = Base R
mdetero.p + ˙ = + R
mdetero.t · ˙ = R
mdetero.r φ R CRing
mdetero.n φ N Fin
mdetero.x φ j N X K
mdetero.y φ j N Y K
mdetero.z φ i N j N Z K
mdetero.w φ W K
mdetero.i φ I N
mdetero.j φ J N
mdetero.ij φ I J
Assertion mdetero φ D i N , j N if i = I X + ˙ W · ˙ Y if i = J Y Z = D i N , j N if i = I X if i = J Y Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mdetero.d D = N maDet R
2 mdetero.k K = Base R
3 mdetero.p + ˙ = + R
4 mdetero.t · ˙ = R
5 mdetero.r φ R CRing
6 mdetero.n φ N Fin
7 mdetero.x φ j N X K
8 mdetero.y φ j N Y K
9 mdetero.z φ i N j N Z K
10 mdetero.w φ W K
11 mdetero.i φ I N
12 mdetero.j φ J N
13 mdetero.ij φ I J
14 7 3adant2 φ i N j N X K
15 crngring R CRing R Ring
16 5 15 syl φ R Ring
17 16 3ad2ant1 φ i N j N R Ring
18 10 3ad2ant1 φ i N j N W K
19 8 3adant2 φ i N j N Y K
20 2 4 ringcl R Ring W K Y K W · ˙ Y K
21 17 18 19 20 syl3anc φ i N j N W · ˙ Y K
22 19 9 ifcld φ i N j N if i = J Y Z K
23 1 2 3 5 6 14 21 22 11 mdetrlin2 φ D i N , j N if i = I X + ˙ W · ˙ Y if i = J Y Z = D i N , j N if i = I X if i = J Y Z + ˙ D i N , j N if i = I W · ˙ Y if i = J Y Z
24 1 2 4 5 6 19 22 10 11 mdetrsca2 φ D i N , j N if i = I W · ˙ Y if i = J Y Z = W · ˙ D i N , j N if i = I Y if i = J Y Z
25 eqid 0 R = 0 R
26 1 2 25 5 6 8 9 11 12 13 mdetralt2 φ D i N , j N if i = I Y if i = J Y Z = 0 R
27 26 oveq2d φ W · ˙ D i N , j N if i = I Y if i = J Y Z = W · ˙ 0 R
28 2 4 25 ringrz R Ring W K W · ˙ 0 R = 0 R
29 16 10 28 syl2anc φ W · ˙ 0 R = 0 R
30 24 27 29 3eqtrd φ D i N , j N if i = I W · ˙ Y if i = J Y Z = 0 R
31 30 oveq2d φ D i N , j N if i = I X if i = J Y Z + ˙ D i N , j N if i = I W · ˙ Y if i = J Y Z = D i N , j N if i = I X if i = J Y Z + ˙ 0 R
32 ringgrp R Ring R Grp
33 16 32 syl φ R Grp
34 eqid N Mat R = N Mat R
35 eqid Base N Mat R = Base N Mat R
36 1 34 35 2 mdetf R CRing D : Base N Mat R K
37 5 36 syl φ D : Base N Mat R K
38 14 22 ifcld φ i N j N if i = I X if i = J Y Z K
39 34 2 35 6 5 38 matbas2d φ i N , j N if i = I X if i = J Y Z Base N Mat R
40 37 39 ffvelrnd φ D i N , j N if i = I X if i = J Y Z K
41 2 3 25 grprid R Grp D i N , j N if i = I X if i = J Y Z K D i N , j N if i = I X if i = J Y Z + ˙ 0 R = D i N , j N if i = I X if i = J Y Z
42 33 40 41 syl2anc φ D i N , j N if i = I X if i = J Y Z + ˙ 0 R = D i N , j N if i = I X if i = J Y Z
43 23 31 42 3eqtrd φ D i N , j N if i = I X + ˙ W · ˙ Y if i = J Y Z = D i N , j N if i = I X if i = J Y Z