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Theorem mamudi

Description: Matrix multiplication distributes over addition on the left. (Contributed by Stefan O'Rear, 5-Sep-2015) (Proof shortened by AV, 23-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses mamucl.b B = Base R
mamucl.r φ R Ring
mamudi.f F = R maMul M N O
mamudi.m φ M Fin
mamudi.n φ N Fin
mamudi.o φ O Fin
mamudi.p + ˙ = + R
mamudi.x φ X B M × N
mamudi.y φ Y B M × N
mamudi.z φ Z B N × O
Assertion mamudi φ X + ˙ f Y F Z = X F Z + ˙ f Y F Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mamucl.b B = Base R
2 mamucl.r φ R Ring
3 mamudi.f F = R maMul M N O
4 mamudi.m φ M Fin
5 mamudi.n φ N Fin
6 mamudi.o φ O Fin
7 mamudi.p + ˙ = + R
8 mamudi.x φ X B M × N
9 mamudi.y φ Y B M × N
10 mamudi.z φ Z B N × O
11 ringcmn R Ring R CMnd
12 2 11 syl φ R CMnd
13 12 adantr φ i M k O R CMnd
14 5 adantr φ i M k O N Fin
15 2 ad2antrr φ i M k O j N R Ring
16 elmapi X B M × N X : M × N B
17 8 16 syl φ X : M × N B
18 17 ad2antrr φ i M k O j N X : M × N B
19 simplrl φ i M k O j N i M
20 simpr φ i M k O j N j N
21 18 19 20 fovrnd φ i M k O j N i X j B
22 elmapi Z B N × O Z : N × O B
23 10 22 syl φ Z : N × O B
24 23 ad2antrr φ i M k O j N Z : N × O B
25 simplrr φ i M k O j N k O
26 24 20 25 fovrnd φ i M k O j N j Z k B
27 eqid R = R
28 1 27 ringcl R Ring i X j B j Z k B i X j R j Z k B
29 15 21 26 28 syl3anc φ i M k O j N i X j R j Z k B
30 elmapi Y B M × N Y : M × N B
31 9 30 syl φ Y : M × N B
32 31 ad2antrr φ i M k O j N Y : M × N B
33 32 19 20 fovrnd φ i M k O j N i Y j B
34 1 27 ringcl R Ring i Y j B j Z k B i Y j R j Z k B
35 15 33 26 34 syl3anc φ i M k O j N i Y j R j Z k B
36 eqid j N i X j R j Z k = j N i X j R j Z k
37 eqid j N i Y j R j Z k = j N i Y j R j Z k
38 1 7 13 14 29 35 36 37 gsummptfidmadd2 φ i M k O R j N i X j R j Z k + ˙ f j N i Y j R j Z k = R j N i X j R j Z k + ˙ R j N i Y j R j Z k
39 8 ad2antrr φ i M k O j N X B M × N
40 ffn X : M × N B X Fn M × N
41 39 16 40 3syl φ i M k O j N X Fn M × N
42 9 ad2antrr φ i M k O j N Y B M × N
43 ffn Y : M × N B Y Fn M × N
44 42 30 43 3syl φ i M k O j N Y Fn M × N
45 xpfi M Fin N Fin M × N Fin
46 4 5 45 syl2anc φ M × N Fin
47 46 ad2antrr φ i M k O j N M × N Fin
48 opelxpi i M j N i j M × N
49 48 adantlr i M k O j N i j M × N
50 49 adantll φ i M k O j N i j M × N
51 fnfvof X Fn M × N Y Fn M × N M × N Fin i j M × N X + ˙ f Y i j = X i j + ˙ Y i j
52 41 44 47 50 51 syl22anc φ i M k O j N X + ˙ f Y i j = X i j + ˙ Y i j
53 df-ov i X + ˙ f Y j = X + ˙ f Y i j
54 df-ov i X j = X i j
55 df-ov i Y j = Y i j
56 54 55 oveq12i i X j + ˙ i Y j = X i j + ˙ Y i j
57 52 53 56 3eqtr4g φ i M k O j N i X + ˙ f Y j = i X j + ˙ i Y j
58 57 oveq1d φ i M k O j N i X + ˙ f Y j R j Z k = i X j + ˙ i Y j R j Z k
59 1 7 27 ringdir R Ring i X j B i Y j B j Z k B i X j + ˙ i Y j R j Z k = i X j R j Z k + ˙ i Y j R j Z k
60 15 21 33 26 59 syl13anc φ i M k O j N i X j + ˙ i Y j R j Z k = i X j R j Z k + ˙ i Y j R j Z k
61 58 60 eqtrd φ i M k O j N i X + ˙ f Y j R j Z k = i X j R j Z k + ˙ i Y j R j Z k
62 61 mpteq2dva φ i M k O j N i X + ˙ f Y j R j Z k = j N i X j R j Z k + ˙ i Y j R j Z k
63 eqidd φ i M k O j N i X j R j Z k = j N i X j R j Z k
64 eqidd φ i M k O j N i Y j R j Z k = j N i Y j R j Z k
65 14 29 35 63 64 offval2 φ i M k O j N i X j R j Z k + ˙ f j N i Y j R j Z k = j N i X j R j Z k + ˙ i Y j R j Z k
66 62 65 eqtr4d φ i M k O j N i X + ˙ f Y j R j Z k = j N i X j R j Z k + ˙ f j N i Y j R j Z k
67 66 oveq2d φ i M k O R j N i X + ˙ f Y j R j Z k = R j N i X j R j Z k + ˙ f j N i Y j R j Z k
68 2 adantr φ i M k O R Ring
69 4 adantr φ i M k O M Fin
70 6 adantr φ i M k O O Fin
71 8 adantr φ i M k O X B M × N
72 10 adantr φ i M k O Z B N × O
73 simprl φ i M k O i M
74 simprr φ i M k O k O
75 3 1 27 68 69 14 70 71 72 73 74 mamufv φ i M k O i X F Z k = R j N i X j R j Z k
76 9 adantr φ i M k O Y B M × N
77 3 1 27 68 69 14 70 76 72 73 74 mamufv φ i M k O i Y F Z k = R j N i Y j R j Z k
78 75 77 oveq12d φ i M k O i X F Z k + ˙ i Y F Z k = R j N i X j R j Z k + ˙ R j N i Y j R j Z k
79 38 67 78 3eqtr4d φ i M k O R j N i X + ˙ f Y j R j Z k = i X F Z k + ˙ i Y F Z k
80 ringmnd R Ring R Mnd
81 2 80 syl φ R Mnd
82 1 7 mndvcl R Mnd X B M × N Y B M × N X + ˙ f Y B M × N
83 81 8 9 82 syl3anc φ X + ˙ f Y B M × N
84 83 adantr φ i M k O X + ˙ f Y B M × N
85 3 1 27 68 69 14 70 84 72 73 74 mamufv φ i M k O i X + ˙ f Y F Z k = R j N i X + ˙ f Y j R j Z k
86 1 2 3 4 5 6 8 10 mamucl φ X F Z B M × O
87 elmapi X F Z B M × O X F Z : M × O B
88 ffn X F Z : M × O B X F Z Fn M × O
89 86 87 88 3syl φ X F Z Fn M × O
90 89 adantr φ i M k O X F Z Fn M × O
91 1 2 3 4 5 6 9 10 mamucl φ Y F Z B M × O
92 elmapi Y F Z B M × O Y F Z : M × O B
93 ffn Y F Z : M × O B Y F Z Fn M × O
94 91 92 93 3syl φ Y F Z Fn M × O
95 94 adantr φ i M k O Y F Z Fn M × O
96 xpfi M Fin O Fin M × O Fin
97 4 6 96 syl2anc φ M × O Fin
98 97 adantr φ i M k O M × O Fin
99 opelxpi i M k O i k M × O
100 99 adantl φ i M k O i k M × O
101 fnfvof X F Z Fn M × O Y F Z Fn M × O M × O Fin i k M × O X F Z + ˙ f Y F Z i k = X F Z i k + ˙ Y F Z i k
102 90 95 98 100 101 syl22anc φ i M k O X F Z + ˙ f Y F Z i k = X F Z i k + ˙ Y F Z i k
103 df-ov i X F Z + ˙ f Y F Z k = X F Z + ˙ f Y F Z i k
104 df-ov i X F Z k = X F Z i k
105 df-ov i Y F Z k = Y F Z i k
106 104 105 oveq12i i X F Z k + ˙ i Y F Z k = X F Z i k + ˙ Y F Z i k
107 102 103 106 3eqtr4g φ i M k O i X F Z + ˙ f Y F Z k = i X F Z k + ˙ i Y F Z k
108 79 85 107 3eqtr4d φ i M k O i X + ˙ f Y F Z k = i X F Z + ˙ f Y F Z k
109 108 ralrimivva φ i M k O i X + ˙ f Y F Z k = i X F Z + ˙ f Y F Z k
110 1 2 3 4 5 6 83 10 mamucl φ X + ˙ f Y F Z B M × O
111 elmapi X + ˙ f Y F Z B M × O X + ˙ f Y F Z : M × O B
112 ffn X + ˙ f Y F Z : M × O B X + ˙ f Y F Z Fn M × O
113 110 111 112 3syl φ X + ˙ f Y F Z Fn M × O
114 1 7 mndvcl R Mnd X F Z B M × O Y F Z B M × O X F Z + ˙ f Y F Z B M × O
115 81 86 91 114 syl3anc φ X F Z + ˙ f Y F Z B M × O
116 elmapi X F Z + ˙ f Y F Z B M × O X F Z + ˙ f Y F Z : M × O B
117 ffn X F Z + ˙ f Y F Z : M × O B X F Z + ˙ f Y F Z Fn M × O
118 115 116 117 3syl φ X F Z + ˙ f Y F Z Fn M × O
119 eqfnov2 X + ˙ f Y F Z Fn M × O X F Z + ˙ f Y F Z Fn M × O X + ˙ f Y F Z = X F Z + ˙ f Y F Z i M k O i X + ˙ f Y F Z k = i X F Z + ˙ f Y F Z k
120 113 118 119 syl2anc φ X + ˙ f Y F Z = X F Z + ˙ f Y F Z i M k O i X + ˙ f Y F Z k = i X F Z + ˙ f Y F Z k
121 109 120 mpbird φ X + ˙ f Y F Z = X F Z + ˙ f Y F Z