Metamath Proof Explorer


Theorem cramer0

Description: Special case of Cramer's rule for 0-dimensional matrices/vectors. (Contributed by AV, 28-Feb-2019)

Ref Expression
Hypotheses cramer.a โŠข ๐ด = ( ๐‘ Mat ๐‘… )
cramer.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐ด )
cramer.v โŠข ๐‘‰ = ( ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†‘m ๐‘ )
cramer.d โŠข ๐ท = ( ๐‘ maDet ๐‘… )
cramer.x โŠข ยท = ( ๐‘… maVecMul โŸจ ๐‘ , ๐‘ โŸฉ )
cramer.q โŠข / = ( /r โ€˜ ๐‘… )
Assertion cramer0 ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Unit โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ๐‘ = ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ ) = ๐‘Œ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cramer.a โŠข ๐ด = ( ๐‘ Mat ๐‘… )
2 cramer.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐ด )
3 cramer.v โŠข ๐‘‰ = ( ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†‘m ๐‘ )
4 cramer.d โŠข ๐ท = ( ๐‘ maDet ๐‘… )
5 cramer.x โŠข ยท = ( ๐‘… maVecMul โŸจ ๐‘ , ๐‘ โŸฉ )
6 cramer.q โŠข / = ( /r โ€˜ ๐‘… )
7 1 fveq2i โŠข ( Base โ€˜ ๐ด ) = ( Base โ€˜ ( ๐‘ Mat ๐‘… ) )
8 2 7 eqtri โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ( ๐‘ Mat ๐‘… ) )
9 fvoveq1 โŠข ( ๐‘ = โˆ… โ†’ ( Base โ€˜ ( ๐‘ Mat ๐‘… ) ) = ( Base โ€˜ ( โˆ… Mat ๐‘… ) ) )
10 8 9 eqtrid โŠข ( ๐‘ = โˆ… โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ( โˆ… Mat ๐‘… ) ) )
11 10 adantr โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ( โˆ… Mat ๐‘… ) ) )
12 11 eleq2d โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โ†” ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ( โˆ… Mat ๐‘… ) ) ) )
13 mat0dimbas0 โŠข ( ๐‘… โˆˆ CRing โ†’ ( Base โ€˜ ( โˆ… Mat ๐‘… ) ) = { โˆ… } )
14 13 eleq2d โŠข ( ๐‘… โˆˆ CRing โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ( โˆ… Mat ๐‘… ) ) โ†” ๐‘‹ โˆˆ { โˆ… } ) )
15 14 adantl โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ( โˆ… Mat ๐‘… ) ) โ†” ๐‘‹ โˆˆ { โˆ… } ) )
16 12 15 bitrd โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โ†” ๐‘‹ โˆˆ { โˆ… } ) )
17 3 a1i โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ๐‘‰ = ( ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†‘m ๐‘ ) )
18 oveq2 โŠข ( ๐‘ = โˆ… โ†’ ( ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†‘m ๐‘ ) = ( ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†‘m โˆ… ) )
19 18 adantr โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†‘m ๐‘ ) = ( ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†‘m โˆ… ) )
20 fvex โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ V
21 map0e โŠข ( ( Base โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ V โ†’ ( ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†‘m โˆ… ) = 1o )
22 20 21 mp1i โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†‘m โˆ… ) = 1o )
23 17 19 22 3eqtrd โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ๐‘‰ = 1o )
24 23 eleq2d โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ โ†” ๐‘Œ โˆˆ 1o ) )
25 el1o โŠข ( ๐‘Œ โˆˆ 1o โ†” ๐‘Œ = โˆ… )
26 24 25 bitrdi โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ โ†” ๐‘Œ = โˆ… ) )
27 16 26 anbi12d โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ { โˆ… } โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) )
28 elsni โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ { โˆ… } โ†’ ๐‘‹ = โˆ… )
29 mpteq1 โŠข ( ๐‘ = โˆ… โ†’ ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) = ( ๐‘– โˆˆ โˆ… โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) )
30 mpt0 โŠข ( ๐‘– โˆˆ โˆ… โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) = โˆ…
31 29 30 eqtrdi โŠข ( ๐‘ = โˆ… โ†’ ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) = โˆ… )
32 31 eqeq2d โŠข ( ๐‘ = โˆ… โ†’ ( ๐‘ = ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†” ๐‘ = โˆ… ) )
33 32 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) โ†’ ( ๐‘ = ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†” ๐‘ = โˆ… ) )
34 simplrl โŠข ( ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) โˆง ๐‘ = โˆ… ) โ†’ ๐‘‹ = โˆ… )
35 simpr โŠข ( ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) โˆง ๐‘ = โˆ… ) โ†’ ๐‘ = โˆ… )
36 34 35 oveq12d โŠข ( ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) โˆง ๐‘ = โˆ… ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ ) = ( โˆ… ยท โˆ… ) )
37 5 mavmul0 โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( โˆ… ยท โˆ… ) = โˆ… )
38 37 ad2antrr โŠข ( ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) โˆง ๐‘ = โˆ… ) โ†’ ( โˆ… ยท โˆ… ) = โˆ… )
39 simpr โŠข ( ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) โ†’ ๐‘Œ = โˆ… )
40 39 eqcomd โŠข ( ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) โ†’ โˆ… = ๐‘Œ )
41 40 ad2antlr โŠข ( ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) โˆง ๐‘ = โˆ… ) โ†’ โˆ… = ๐‘Œ )
42 36 38 41 3eqtrd โŠข ( ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) โˆง ๐‘ = โˆ… ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ ) = ๐‘Œ )
43 42 ex โŠข ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) โ†’ ( ๐‘ = โˆ… โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ ) = ๐‘Œ ) )
44 33 43 sylbid โŠข ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) โ†’ ( ๐‘ = ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ ) = ๐‘Œ ) )
45 44 a1d โŠข ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) ) โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Unit โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘ = ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ ) = ๐‘Œ ) ) )
46 45 ex โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ( ๐‘‹ = โˆ… โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Unit โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘ = ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ ) = ๐‘Œ ) ) ) )
47 28 46 sylani โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ( ๐‘‹ โˆˆ { โˆ… } โˆง ๐‘Œ = โˆ… ) โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Unit โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘ = ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ ) = ๐‘Œ ) ) ) )
48 27 47 sylbid โŠข ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โ†’ ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Unit โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘ = ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ ) = ๐‘Œ ) ) ) )
49 48 3imp โŠข ( ( ( ๐‘ = โˆ… โˆง ๐‘… โˆˆ CRing ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Unit โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ๐‘ = ( ๐‘– โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐ท โ€˜ ( ( ๐‘‹ ( ๐‘ matRepV ๐‘… ) ๐‘Œ ) โ€˜ ๐‘– ) ) / ( ๐ท โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ ) = ๐‘Œ ) )