Metamath Proof Explorer


Theorem m2detleiblem4

Description: Lemma 4 for m2detleib . (Contributed by AV, 20-Dec-2018) (Proof shortened by AV, 2-Jan-2019)

Ref Expression
Hypotheses m2detleiblem2.n โŠข ๐‘ = { 1 , 2 }
m2detleiblem2.p โŠข ๐‘ƒ = ( Base โ€˜ ( SymGrp โ€˜ ๐‘ ) )
m2detleiblem2.a โŠข ๐ด = ( ๐‘ Mat ๐‘… )
m2detleiblem2.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐ด )
m2detleiblem2.g โŠข ๐บ = ( mulGrp โ€˜ ๐‘… )
m2detleiblem3.m โŠข ยท = ( +g โ€˜ ๐บ )
Assertion m2detleiblem4 ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐บ ฮฃg ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) ) = ( ( 2 ๐‘€ 1 ) ยท ( 1 ๐‘€ 2 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 m2detleiblem2.n โŠข ๐‘ = { 1 , 2 }
2 m2detleiblem2.p โŠข ๐‘ƒ = ( Base โ€˜ ( SymGrp โ€˜ ๐‘ ) )
3 m2detleiblem2.a โŠข ๐ด = ( ๐‘ Mat ๐‘… )
4 m2detleiblem2.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐ด )
5 m2detleiblem2.g โŠข ๐บ = ( mulGrp โ€˜ ๐‘… )
6 m2detleiblem3.m โŠข ยท = ( +g โ€˜ ๐บ )
7 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ๐‘… )
8 5 7 mgpbas โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ๐บ )
9 5 fvexi โŠข ๐บ โˆˆ V
10 9 a1i โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ๐บ โˆˆ V )
11 1ex โŠข 1 โˆˆ V
12 2nn โŠข 2 โˆˆ โ„•
13 prex โŠข { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆˆ V
14 13 prid2 โŠข { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆˆ { { โŸจ 1 , 1 โŸฉ , โŸจ 2 , 2 โŸฉ } , { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } }
15 eqid โŠข ( SymGrp โ€˜ ๐‘ ) = ( SymGrp โ€˜ ๐‘ )
16 15 2 1 symg2bas โŠข ( ( 1 โˆˆ V โˆง 2 โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘ƒ = { { โŸจ 1 , 1 โŸฉ , โŸจ 2 , 2 โŸฉ } , { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } } )
17 14 16 eleqtrrid โŠข ( ( 1 โˆˆ V โˆง 2 โˆˆ โ„• ) โ†’ { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆˆ ๐‘ƒ )
18 11 12 17 mp2an โŠข { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆˆ ๐‘ƒ
19 eleq1 โŠข ( ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ†’ ( ๐‘„ โˆˆ ๐‘ƒ โ†” { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆˆ ๐‘ƒ ) )
20 18 19 mpbiri โŠข ( ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ†’ ๐‘„ โˆˆ ๐‘ƒ )
21 1 oveq1i โŠข ( ๐‘ Mat ๐‘… ) = ( { 1 , 2 } Mat ๐‘… )
22 3 21 eqtri โŠข ๐ด = ( { 1 , 2 } Mat ๐‘… )
23 1 fveq2i โŠข ( SymGrp โ€˜ ๐‘ ) = ( SymGrp โ€˜ { 1 , 2 } )
24 23 fveq2i โŠข ( Base โ€˜ ( SymGrp โ€˜ ๐‘ ) ) = ( Base โ€˜ ( SymGrp โ€˜ { 1 , 2 } ) )
25 2 24 eqtri โŠข ๐‘ƒ = ( Base โ€˜ ( SymGrp โ€˜ { 1 , 2 } ) )
26 22 4 25 matepmcl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ โˆ€ ๐‘› โˆˆ { 1 , 2 } ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
27 20 26 syl3an2 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ โˆ€ ๐‘› โˆˆ { 1 , 2 } ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
28 1 mpteq1i โŠข ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) = ( ๐‘› โˆˆ { 1 , 2 } โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) )
29 28 fmpt โŠข ( โˆ€ ๐‘› โˆˆ { 1 , 2 } ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†” ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) : { 1 , 2 } โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
30 27 29 sylib โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) : { 1 , 2 } โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
31 8 6 10 30 gsumpr12val โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐บ ฮฃg ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) ) = ( ( ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) โ€˜ 1 ) ยท ( ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) โ€˜ 2 ) ) )
32 11 prid1 โŠข 1 โˆˆ { 1 , 2 }
33 32 1 eleqtrri โŠข 1 โˆˆ ๐‘
34 3 4 2 matepmcl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ โˆˆ ๐‘ƒ โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ โˆ€ ๐‘› โˆˆ ๐‘ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
35 20 34 syl3an2 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ โˆ€ ๐‘› โˆˆ ๐‘ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
36 fveq2 โŠข ( ๐‘› = 1 โ†’ ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) = ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) )
37 id โŠข ( ๐‘› = 1 โ†’ ๐‘› = 1 )
38 36 37 oveq12d โŠข ( ๐‘› = 1 โ†’ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) = ( ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) ๐‘€ 1 ) )
39 38 eleq1d โŠข ( ๐‘› = 1 โ†’ ( ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†” ( ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) ๐‘€ 1 ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) )
40 39 rspcva โŠข ( ( 1 โˆˆ ๐‘ โˆง โˆ€ ๐‘› โˆˆ ๐‘ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) ๐‘€ 1 ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
41 33 35 40 sylancr โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) ๐‘€ 1 ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
42 eqid โŠข ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) = ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) )
43 38 42 fvmptg โŠข ( ( 1 โˆˆ ๐‘ โˆง ( ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) ๐‘€ 1 ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) โ€˜ 1 ) = ( ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) ๐‘€ 1 ) )
44 33 41 43 sylancr โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) โ€˜ 1 ) = ( ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) ๐‘€ 1 ) )
45 fveq1 โŠข ( ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ†’ ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) = ( { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ€˜ 1 ) )
46 1ne2 โŠข 1 โ‰  2
47 2ex โŠข 2 โˆˆ V
48 11 47 fvpr1 โŠข ( 1 โ‰  2 โ†’ ( { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ€˜ 1 ) = 2 )
49 46 48 ax-mp โŠข ( { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ€˜ 1 ) = 2
50 45 49 eqtrdi โŠข ( ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ†’ ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) = 2 )
51 50 3ad2ant2 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) = 2 )
52 51 oveq1d โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐‘„ โ€˜ 1 ) ๐‘€ 1 ) = ( 2 ๐‘€ 1 ) )
53 44 52 eqtrd โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) โ€˜ 1 ) = ( 2 ๐‘€ 1 ) )
54 47 prid2 โŠข 2 โˆˆ { 1 , 2 }
55 54 1 eleqtrri โŠข 2 โˆˆ ๐‘
56 fveq2 โŠข ( ๐‘› = 2 โ†’ ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) = ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) )
57 id โŠข ( ๐‘› = 2 โ†’ ๐‘› = 2 )
58 56 57 oveq12d โŠข ( ๐‘› = 2 โ†’ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) = ( ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) ๐‘€ 2 ) )
59 58 eleq1d โŠข ( ๐‘› = 2 โ†’ ( ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โ†” ( ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) ๐‘€ 2 ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) )
60 59 rspcva โŠข ( ( 2 โˆˆ ๐‘ โˆง โˆ€ ๐‘› โˆˆ ๐‘ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) ๐‘€ 2 ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
61 55 35 60 sylancr โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) ๐‘€ 2 ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
62 58 42 fvmptg โŠข ( ( 2 โˆˆ ๐‘ โˆง ( ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) ๐‘€ 2 ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) โ€˜ 2 ) = ( ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) ๐‘€ 2 ) )
63 55 61 62 sylancr โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) โ€˜ 2 ) = ( ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) ๐‘€ 2 ) )
64 fveq1 โŠข ( ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ†’ ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) = ( { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ€˜ 2 ) )
65 47 11 fvpr2 โŠข ( 1 โ‰  2 โ†’ ( { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ€˜ 2 ) = 1 )
66 46 65 ax-mp โŠข ( { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ€˜ 2 ) = 1
67 64 66 eqtrdi โŠข ( ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โ†’ ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) = 1 )
68 67 3ad2ant2 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) = 1 )
69 68 oveq1d โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐‘„ โ€˜ 2 ) ๐‘€ 2 ) = ( 1 ๐‘€ 2 ) )
70 63 69 eqtrd โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) โ€˜ 2 ) = ( 1 ๐‘€ 2 ) )
71 53 70 oveq12d โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) โ€˜ 1 ) ยท ( ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) โ€˜ 2 ) ) = ( ( 2 ๐‘€ 1 ) ยท ( 1 ๐‘€ 2 ) ) )
72 31 71 eqtrd โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘„ = { โŸจ 1 , 2 โŸฉ , โŸจ 2 , 1 โŸฉ } โˆง ๐‘€ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐บ ฮฃg ( ๐‘› โˆˆ ๐‘ โ†ฆ ( ( ๐‘„ โ€˜ ๐‘› ) ๐‘€ ๐‘› ) ) ) = ( ( 2 ๐‘€ 1 ) ยท ( 1 ๐‘€ 2 ) ) )