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Theorem scmatf1

Description: There is a 1-1 function from a ring to any ring of scalar matrices with positive dimension over this ring. (Contributed by AV, 25-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses scmatrhmval.k K = Base R
scmatrhmval.a A = N Mat R
scmatrhmval.o 1 ˙ = 1 A
scmatrhmval.t ˙ = A
scmatrhmval.f F = x K x ˙ 1 ˙
scmatrhmval.c C = N ScMat R
Assertion scmatf1 N Fin N R Ring F : K 1-1 C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 scmatrhmval.k K = Base R
2 scmatrhmval.a A = N Mat R
3 scmatrhmval.o 1 ˙ = 1 A
4 scmatrhmval.t ˙ = A
5 scmatrhmval.f F = x K x ˙ 1 ˙
6 scmatrhmval.c C = N ScMat R
7 1 2 3 4 5 6 scmatf N Fin R Ring F : K C
8 7 3adant2 N Fin N R Ring F : K C
9 simpr N Fin R Ring R Ring
10 simpl y K z K y K
11 1 2 3 4 5 scmatrhmval R Ring y K F y = y ˙ 1 ˙
12 9 10 11 syl2an N Fin R Ring y K z K F y = y ˙ 1 ˙
13 simpr y K z K z K
14 1 2 3 4 5 scmatrhmval R Ring z K F z = z ˙ 1 ˙
15 9 13 14 syl2an N Fin R Ring y K z K F z = z ˙ 1 ˙
16 12 15 eqeq12d N Fin R Ring y K z K F y = F z y ˙ 1 ˙ = z ˙ 1 ˙
17 16 3adantl2 N Fin N R Ring y K z K F y = F z y ˙ 1 ˙ = z ˙ 1 ˙
18 2 matring N Fin R Ring A Ring
19 eqid Base A = Base A
20 19 3 ringidcl A Ring 1 ˙ Base A
21 18 20 syl N Fin R Ring 1 ˙ Base A
22 21 10 anim12ci N Fin R Ring y K z K y K 1 ˙ Base A
23 1 2 19 4 matvscl N Fin R Ring y K 1 ˙ Base A y ˙ 1 ˙ Base A
24 22 23 syldan N Fin R Ring y K z K y ˙ 1 ˙ Base A
25 21 13 anim12ci N Fin R Ring y K z K z K 1 ˙ Base A
26 1 2 19 4 matvscl N Fin R Ring z K 1 ˙ Base A z ˙ 1 ˙ Base A
27 25 26 syldan N Fin R Ring y K z K z ˙ 1 ˙ Base A
28 24 27 jca N Fin R Ring y K z K y ˙ 1 ˙ Base A z ˙ 1 ˙ Base A
29 28 3adantl2 N Fin N R Ring y K z K y ˙ 1 ˙ Base A z ˙ 1 ˙ Base A
30 2 19 eqmat y ˙ 1 ˙ Base A z ˙ 1 ˙ Base A y ˙ 1 ˙ = z ˙ 1 ˙ i N j N i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j
31 29 30 syl N Fin N R Ring y K z K y ˙ 1 ˙ = z ˙ 1 ˙ i N j N i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j
32 difsnid i N N i i = N
33 32 eqcomd i N N = N i i
34 33 adantl N Fin R Ring y K z K i N N = N i i
35 34 raleqdv N Fin R Ring y K z K i N j N i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j j N i i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j
36 oveq2 j = i i y ˙ 1 ˙ j = i y ˙ 1 ˙ i
37 oveq2 j = i i z ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ i
38 36 37 eqeq12d j = i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j i y ˙ 1 ˙ i = i z ˙ 1 ˙ i
39 38 ralunsn i N j N i i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j i y ˙ 1 ˙ i = i z ˙ 1 ˙ i
40 39 adantl N Fin R Ring y K z K i N j N i i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j i y ˙ 1 ˙ i = i z ˙ 1 ˙ i
41 10 anim2i N Fin R Ring y K z K N Fin R Ring y K
42 df-3an N Fin R Ring y K N Fin R Ring y K
43 41 42 sylibr N Fin R Ring y K z K N Fin R Ring y K
44 id i N i N
45 44 44 jca i N i N i N
46 eqid 0 R = 0 R
47 2 1 46 3 4 scmatscmide N Fin R Ring y K i N i N i y ˙ 1 ˙ i = if i = i y 0 R
48 43 45 47 syl2an N Fin R Ring y K z K i N i y ˙ 1 ˙ i = if i = i y 0 R
49 eqid i = i
50 49 iftruei if i = i y 0 R = y
51 48 50 eqtrdi N Fin R Ring y K z K i N i y ˙ 1 ˙ i = y
52 13 anim2i N Fin R Ring y K z K N Fin R Ring z K
53 df-3an N Fin R Ring z K N Fin R Ring z K
54 52 53 sylibr N Fin R Ring y K z K N Fin R Ring z K
55 2 1 46 3 4 scmatscmide N Fin R Ring z K i N i N i z ˙ 1 ˙ i = if i = i z 0 R
56 54 45 55 syl2an N Fin R Ring y K z K i N i z ˙ 1 ˙ i = if i = i z 0 R
57 49 iftruei if i = i z 0 R = z
58 56 57 eqtrdi N Fin R Ring y K z K i N i z ˙ 1 ˙ i = z
59 51 58 eqeq12d N Fin R Ring y K z K i N i y ˙ 1 ˙ i = i z ˙ 1 ˙ i y = z
60 59 anbi2d N Fin R Ring y K z K i N j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j i y ˙ 1 ˙ i = i z ˙ 1 ˙ i j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j y = z
61 35 40 60 3bitrd N Fin R Ring y K z K i N j N i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j y = z
62 61 ralbidva N Fin R Ring y K z K i N j N i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j i N j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j y = z
63 62 3adantl2 N Fin N R Ring y K z K i N j N i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j i N j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j y = z
64 r19.26 i N j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j y = z i N j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j i N y = z
65 rspn0 N i N y = z y = z
66 65 3ad2ant2 N Fin N R Ring i N y = z y = z
67 66 adantr N Fin N R Ring y K z K i N y = z y = z
68 67 com12 i N y = z N Fin N R Ring y K z K y = z
69 64 68 simplbiim i N j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j y = z N Fin N R Ring y K z K y = z
70 69 com12 N Fin N R Ring y K z K i N j N i i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j y = z y = z
71 63 70 sylbid N Fin N R Ring y K z K i N j N i y ˙ 1 ˙ j = i z ˙ 1 ˙ j y = z
72 31 71 sylbid N Fin N R Ring y K z K y ˙ 1 ˙ = z ˙ 1 ˙ y = z
73 17 72 sylbid N Fin N R Ring y K z K F y = F z y = z
74 73 ralrimivva N Fin N R Ring y K z K F y = F z y = z
75 dff13 F : K 1-1 C F : K C y K z K F y = F z y = z
76 8 74 75 sylanbrc N Fin N R Ring F : K 1-1 C