Metamath Proof Explorer


Theorem submatminr1

Description: If we take a submatrix by removing the row I and column J , then the result is the same on the matrix with row I and column J modified by the minMatR1 operator. (Contributed by Thierry Arnoux, 25-Aug-2020)

Ref Expression
Hypotheses submateq.a ⊢ 𝐴 = ( ( 1 ... 𝑁 ) Mat 𝑅 )
submateq.b ⊢ 𝐵 = ( Base ‘ 𝐴 )
submateq.n ⊢ ( 𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ )
submateq.i ⊢ ( 𝜑 → 𝐼 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) )
submateq.j ⊢ ( 𝜑 → 𝐽 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) )
submatminr1.r ⊢ ( 𝜑 → 𝑅 ∈ Ring )
submatminr1.m ⊢ ( 𝜑 → 𝑀 ∈ 𝐵 )
submatminr1.e ⊢ 𝐸 = ( 𝐼 ( ( ( 1 ... 𝑁 ) minMatR1 𝑅 ) ‘ 𝑀 ) 𝐽 )
Assertion submatminr1 ( 𝜑 → ( 𝐼 ( subMat1 ‘ 𝑀 ) 𝐽 ) = ( 𝐼 ( subMat1 ‘ 𝐸 ) 𝐽 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 submateq.a ⊢ 𝐴 = ( ( 1 ... 𝑁 ) Mat 𝑅 )
2 submateq.b ⊢ 𝐵 = ( Base ‘ 𝐴 )
3 submateq.n ⊢ ( 𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ )
4 submateq.i ⊢ ( 𝜑 → 𝐼 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) )
5 submateq.j ⊢ ( 𝜑 → 𝐽 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) )
6 submatminr1.r ⊢ ( 𝜑 → 𝑅 ∈ Ring )
7 submatminr1.m ⊢ ( 𝜑 → 𝑀 ∈ 𝐵 )
8 submatminr1.e ⊢ 𝐸 = ( 𝐼 ( ( ( 1 ... 𝑁 ) minMatR1 𝑅 ) ‘ 𝑀 ) 𝐽 )
9 eqid ⊢ ( 1r ‘ 𝑅 ) = ( 1r ‘ 𝑅 )
10 1 2 9 minmar1marrep ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵 ) → ( ( ( 1 ... 𝑁 ) minMatR1 𝑅 ) ‘ 𝑀 ) = ( 𝑀 ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) ( 1r ‘ 𝑅 ) ) )
11 6 7 10 syl2anc ⊢ ( 𝜑 → ( ( ( 1 ... 𝑁 ) minMatR1 𝑅 ) ‘ 𝑀 ) = ( 𝑀 ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) ( 1r ‘ 𝑅 ) ) )
12 11 oveqd ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐼 ( ( ( 1 ... 𝑁 ) minMatR1 𝑅 ) ‘ 𝑀 ) 𝐽 ) = ( 𝐼 ( 𝑀 ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) ( 1r ‘ 𝑅 ) ) 𝐽 ) )
13 8 12 eqtrid ⊢ ( 𝜑 → 𝐸 = ( 𝐼 ( 𝑀 ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) ( 1r ‘ 𝑅 ) ) 𝐽 ) )
14 eqid ⊢ ( Base ‘ 𝑅 ) = ( Base ‘ 𝑅 )
15 14 9 ringidcl ⊢ ( 𝑅 ∈ Ring → ( 1r ‘ 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) )
16 6 15 syl ⊢ ( 𝜑 → ( 1r ‘ 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) )
17 1 2 marrepcl ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ( 1r ‘ 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) ∧ ( 𝐼 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ∧ 𝐽 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) ) → ( 𝐼 ( 𝑀 ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) ( 1r ‘ 𝑅 ) ) 𝐽 ) ∈ 𝐵 )
18 6 7 16 4 5 17 syl32anc ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐼 ( 𝑀 ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) ( 1r ‘ 𝑅 ) ) 𝐽 ) ∈ 𝐵 )
19 13 18 eqeltrd ⊢ ( 𝜑 → 𝐸 ∈ 𝐵 )
20 13 3ad2ant1 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → 𝐸 = ( 𝐼 ( 𝑀 ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) ( 1r ‘ 𝑅 ) ) 𝐽 ) )
21 20 oveqd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → ( 𝑖 𝐸 𝑗 ) = ( 𝑖 ( 𝐼 ( 𝑀 ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) ( 1r ‘ 𝑅 ) ) 𝐽 ) 𝑗 ) )
22 7 3ad2ant1 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → 𝑀 ∈ 𝐵 )
23 16 3ad2ant1 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → ( 1r ‘ 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) )
24 4 3ad2ant1 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → 𝐼 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) )
25 5 3ad2ant1 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → 𝐽 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) )
26 simp2 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) )
27 26 eldifad ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) )
28 simp3 ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) )
29 28 eldifad ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → 𝑗 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) )
30 eqid ⊢ ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) = ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 )
31 eqid ⊢ ( 0g ‘ 𝑅 ) = ( 0g ‘ 𝑅 )
32 1 2 30 31 marrepeval ⊢ ( ( ( 𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ( 1r ‘ 𝑅 ) ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) ∧ ( 𝐼 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ∧ 𝐽 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) ∧ ( 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ∧ 𝑗 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ) ) → ( 𝑖 ( 𝐼 ( 𝑀 ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) ( 1r ‘ 𝑅 ) ) 𝐽 ) 𝑗 ) = if ( 𝑖 = 𝐼 , if ( 𝑗 = 𝐽 , ( 1r ‘ 𝑅 ) , ( 0g ‘ 𝑅 ) ) , ( 𝑖 𝑀 𝑗 ) ) )
33 22 23 24 25 27 29 32 syl222anc ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → ( 𝑖 ( 𝐼 ( 𝑀 ( ( 1 ... 𝑁 ) matRRep 𝑅 ) ( 1r ‘ 𝑅 ) ) 𝐽 ) 𝑗 ) = if ( 𝑖 = 𝐼 , if ( 𝑗 = 𝐽 , ( 1r ‘ 𝑅 ) , ( 0g ‘ 𝑅 ) ) , ( 𝑖 𝑀 𝑗 ) ) )
34 eldifsn ⊢ ( 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ↔ ( 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ∧ 𝑖 ≠ 𝐼 ) )
35 26 34 sylib ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → ( 𝑖 ∈ ( 1 ... 𝑁 ) ∧ 𝑖 ≠ 𝐼 ) )
36 35 simprd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → 𝑖 ≠ 𝐼 )
37 36 neneqd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → ¬ 𝑖 = 𝐼 )
38 37 iffalsed ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → if ( 𝑖 = 𝐼 , if ( 𝑗 = 𝐽 , ( 1r ‘ 𝑅 ) , ( 0g ‘ 𝑅 ) ) , ( 𝑖 𝑀 𝑗 ) ) = ( 𝑖 𝑀 𝑗 ) )
39 21 33 38 3eqtrrd ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐼 } ) ∧ 𝑗 ∈ ( ( 1 ... 𝑁 ) ∖ { 𝐽 } ) ) → ( 𝑖 𝑀 𝑗 ) = ( 𝑖 𝐸 𝑗 ) )
40 1 2 3 4 5 7 19 39 submateq ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐼 ( subMat1 ‘ 𝑀 ) 𝐽 ) = ( 𝐼 ( subMat1 ‘ 𝐸 ) 𝐽 ) )