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Theorem mamuass

Description: Matrix multiplication is associative, see also statement in Lang p. 505. (Contributed by Stefan O'Rear, 5-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses mamucl.b B = Base R
mamucl.r φ R Ring
mamuass.m φ M Fin
mamuass.n φ N Fin
mamuass.o φ O Fin
mamuass.p φ P Fin
mamuass.x φ X B M × N
mamuass.y φ Y B N × O
mamuass.z φ Z B O × P
mamuass.f F = R maMul M N O
mamuass.g G = R maMul M O P
mamuass.h H = R maMul M N P
mamuass.i I = R maMul N O P
Assertion mamuass φ X F Y G Z = X H Y I Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mamucl.b B = Base R
2 mamucl.r φ R Ring
3 mamuass.m φ M Fin
4 mamuass.n φ N Fin
5 mamuass.o φ O Fin
6 mamuass.p φ P Fin
7 mamuass.x φ X B M × N
8 mamuass.y φ Y B N × O
9 mamuass.z φ Z B O × P
10 mamuass.f F = R maMul M N O
11 mamuass.g G = R maMul M O P
12 mamuass.h H = R maMul M N P
13 mamuass.i I = R maMul N O P
14 2 ringcmnd φ R CMnd
15 14 adantr φ i M k P R CMnd
16 5 adantr φ i M k P O Fin
17 4 adantr φ i M k P N Fin
18 eqid R = R
19 2 ad2antrr φ i M k P j O l N R Ring
20 elmapi X B M × N X : M × N B
21 7 20 syl φ X : M × N B
22 21 ad2antrr φ i M k P l N X : M × N B
23 simplrl φ i M k P l N i M
24 simpr φ i M k P l N l N
25 22 23 24 fovcdmd φ i M k P l N i X l B
26 25 adantrl φ i M k P j O l N i X l B
27 elmapi Y B N × O Y : N × O B
28 8 27 syl φ Y : N × O B
29 28 ad2antrr φ i M k P j O l N Y : N × O B
30 simprr φ i M k P j O l N l N
31 simprl φ i M k P j O l N j O
32 29 30 31 fovcdmd φ i M k P j O l N l Y j B
33 elmapi Z B O × P Z : O × P B
34 9 33 syl φ Z : O × P B
35 34 ad2antrr φ i M k P j O Z : O × P B
36 simpr φ i M k P j O j O
37 simplrr φ i M k P j O k P
38 35 36 37 fovcdmd φ i M k P j O j Z k B
39 38 adantrr φ i M k P j O l N j Z k B
40 1 18 19 32 39 ringcld φ i M k P j O l N l Y j R j Z k B
41 1 18 19 26 40 ringcld φ i M k P j O l N i X l R l Y j R j Z k B
42 1 15 16 17 41 gsumcom3fi φ i M k P R j O R l N i X l R l Y j R j Z k = R l N R j O i X l R l Y j R j Z k
43 2 ad2antrr φ i M k P j O R Ring
44 3 ad2antrr φ i M k P j O M Fin
45 4 ad2antrr φ i M k P j O N Fin
46 5 ad2antrr φ i M k P j O O Fin
47 7 ad2antrr φ i M k P j O X B M × N
48 8 ad2antrr φ i M k P j O Y B N × O
49 simplrl φ i M k P j O i M
50 10 1 18 43 44 45 46 47 48 49 36 mamufv φ i M k P j O i X F Y j = R l N i X l R l Y j
51 50 oveq1d φ i M k P j O i X F Y j R j Z k = R l N i X l R l Y j R j Z k
52 eqid 0 R = 0 R
53 1 18 19 26 32 ringcld φ i M k P j O l N i X l R l Y j B
54 53 anassrs φ i M k P j O l N i X l R l Y j B
55 eqid l N i X l R l Y j = l N i X l R l Y j
56 ovexd φ i M k P j O l N i X l R l Y j V
57 fvexd φ i M k P j O 0 R V
58 55 45 56 57 fsuppmptdm φ i M k P j O finSupp 0 R l N i X l R l Y j
59 1 52 18 43 45 38 54 58 gsummulc1 φ i M k P j O R l N i X l R l Y j R j Z k = R l N i X l R l Y j R j Z k
60 1 18 ringass R Ring i X l B l Y j B j Z k B i X l R l Y j R j Z k = i X l R l Y j R j Z k
61 19 26 32 39 60 syl13anc φ i M k P j O l N i X l R l Y j R j Z k = i X l R l Y j R j Z k
62 61 anassrs φ i M k P j O l N i X l R l Y j R j Z k = i X l R l Y j R j Z k
63 62 mpteq2dva φ i M k P j O l N i X l R l Y j R j Z k = l N i X l R l Y j R j Z k
64 63 oveq2d φ i M k P j O R l N i X l R l Y j R j Z k = R l N i X l R l Y j R j Z k
65 51 59 64 3eqtr2d φ i M k P j O i X F Y j R j Z k = R l N i X l R l Y j R j Z k
66 65 mpteq2dva φ i M k P j O i X F Y j R j Z k = j O R l N i X l R l Y j R j Z k
67 66 oveq2d φ i M k P R j O i X F Y j R j Z k = R j O R l N i X l R l Y j R j Z k
68 2 ad2antrr φ i M k P l N R Ring
69 4 ad2antrr φ i M k P l N N Fin
70 5 ad2antrr φ i M k P l N O Fin
71 6 ad2antrr φ i M k P l N P Fin
72 8 ad2antrr φ i M k P l N Y B N × O
73 9 ad2antrr φ i M k P l N Z B O × P
74 simplrr φ i M k P l N k P
75 13 1 18 68 69 70 71 72 73 24 74 mamufv φ i M k P l N l Y I Z k = R j O l Y j R j Z k
76 75 oveq2d φ i M k P l N i X l R l Y I Z k = i X l R R j O l Y j R j Z k
77 40 anass1rs φ i M k P l N j O l Y j R j Z k B
78 eqid j O l Y j R j Z k = j O l Y j R j Z k
79 ovexd φ i M k P l N j O l Y j R j Z k V
80 fvexd φ i M k P l N 0 R V
81 78 70 79 80 fsuppmptdm φ i M k P l N finSupp 0 R j O l Y j R j Z k
82 1 52 18 68 70 25 77 81 gsummulc2 φ i M k P l N R j O i X l R l Y j R j Z k = i X l R R j O l Y j R j Z k
83 76 82 eqtr4d φ i M k P l N i X l R l Y I Z k = R j O i X l R l Y j R j Z k
84 83 mpteq2dva φ i M k P l N i X l R l Y I Z k = l N R j O i X l R l Y j R j Z k
85 84 oveq2d φ i M k P R l N i X l R l Y I Z k = R l N R j O i X l R l Y j R j Z k
86 42 67 85 3eqtr4d φ i M k P R j O i X F Y j R j Z k = R l N i X l R l Y I Z k
87 2 adantr φ i M k P R Ring
88 3 adantr φ i M k P M Fin
89 6 adantr φ i M k P P Fin
90 1 2 10 3 4 5 7 8 mamucl φ X F Y B M × O
91 90 adantr φ i M k P X F Y B M × O
92 9 adantr φ i M k P Z B O × P
93 simprl φ i M k P i M
94 simprr φ i M k P k P
95 11 1 18 87 88 16 89 91 92 93 94 mamufv φ i M k P i X F Y G Z k = R j O i X F Y j R j Z k
96 7 adantr φ i M k P X B M × N
97 1 2 13 4 5 6 8 9 mamucl φ Y I Z B N × P
98 97 adantr φ i M k P Y I Z B N × P
99 12 1 18 87 88 17 89 96 98 93 94 mamufv φ i M k P i X H Y I Z k = R l N i X l R l Y I Z k
100 86 95 99 3eqtr4d φ i M k P i X F Y G Z k = i X H Y I Z k
101 100 ralrimivva φ i M k P i X F Y G Z k = i X H Y I Z k
102 1 2 11 3 5 6 90 9 mamucl φ X F Y G Z B M × P
103 elmapi X F Y G Z B M × P X F Y G Z : M × P B
104 ffn X F Y G Z : M × P B X F Y G Z Fn M × P
105 102 103 104 3syl φ X F Y G Z Fn M × P
106 1 2 12 3 4 6 7 97 mamucl φ X H Y I Z B M × P
107 elmapi X H Y I Z B M × P X H Y I Z : M × P B
108 ffn X H Y I Z : M × P B X H Y I Z Fn M × P
109 106 107 108 3syl φ X H Y I Z Fn M × P
110 eqfnov2 X F Y G Z Fn M × P X H Y I Z Fn M × P X F Y G Z = X H Y I Z i M k P i X F Y G Z k = i X H Y I Z k
111 105 109 110 syl2anc φ X F Y G Z = X H Y I Z i M k P i X F Y G Z k = i X H Y I Z k
112 101 111 mpbird φ X F Y G Z = X H Y I Z