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Theorem mamuvs2

Description: Matrix multiplication distributes over scalar multiplication on the left. (Contributed by Stefan O'Rear, 5-Sep-2015) (Proof shortened by AV, 22-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses mamuvs2.r φ R CRing
mamuvs2.b B = Base R
mamuvs2.t · ˙ = R
mamuvs2.f F = R maMul M N O
mamuvs2.m φ M Fin
mamuvs2.n φ N Fin
mamuvs2.o φ O Fin
mamuvs2.x φ X B M × N
mamuvs2.y φ Y B
mamuvs2.z φ Z B N × O
Assertion mamuvs2 φ X F N × O × Y · ˙ f Z = M × O × Y · ˙ f X F Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mamuvs2.r φ R CRing
2 mamuvs2.b B = Base R
3 mamuvs2.t · ˙ = R
4 mamuvs2.f F = R maMul M N O
5 mamuvs2.m φ M Fin
6 mamuvs2.n φ N Fin
7 mamuvs2.o φ O Fin
8 mamuvs2.x φ X B M × N
9 mamuvs2.y φ Y B
10 mamuvs2.z φ Z B N × O
11 df-ov j N × O × Y · ˙ f Z k = N × O × Y · ˙ f Z j k
12 simpr φ i M k O j N j N
13 simplrr φ i M k O j N k O
14 opelxpi j N k O j k N × O
15 12 13 14 syl2anc φ i M k O j N j k N × O
16 xpfi N Fin O Fin N × O Fin
17 6 7 16 syl2anc φ N × O Fin
18 17 ad2antrr φ i M k O j N N × O Fin
19 9 ad2antrr φ i M k O j N Y B
20 elmapi Z B N × O Z : N × O B
21 ffn Z : N × O B Z Fn N × O
22 10 20 21 3syl φ Z Fn N × O
23 22 ad2antrr φ i M k O j N Z Fn N × O
24 df-ov j Z k = Z j k
25 24 eqcomi Z j k = j Z k
26 25 a1i φ i M k O j N j k N × O Z j k = j Z k
27 18 19 23 26 ofc1 φ i M k O j N j k N × O N × O × Y · ˙ f Z j k = Y · ˙ j Z k
28 15 27 mpdan φ i M k O j N N × O × Y · ˙ f Z j k = Y · ˙ j Z k
29 11 28 eqtrid φ i M k O j N j N × O × Y · ˙ f Z k = Y · ˙ j Z k
30 29 oveq2d φ i M k O j N i X j · ˙ j N × O × Y · ˙ f Z k = i X j · ˙ Y · ˙ j Z k
31 eqid mulGrp R = mulGrp R
32 31 crngmgp R CRing mulGrp R CMnd
33 1 32 syl φ mulGrp R CMnd
34 33 ad2antrr φ i M k O j N mulGrp R CMnd
35 elmapi X B M × N X : M × N B
36 8 35 syl φ X : M × N B
37 36 ad2antrr φ i M k O j N X : M × N B
38 simplrl φ i M k O j N i M
39 37 38 12 fovcdmd φ i M k O j N i X j B
40 10 20 syl φ Z : N × O B
41 40 ad2antrr φ i M k O j N Z : N × O B
42 41 12 13 fovcdmd φ i M k O j N j Z k B
43 31 2 mgpbas B = Base mulGrp R
44 31 3 mgpplusg · ˙ = + mulGrp R
45 43 44 cmn12 mulGrp R CMnd i X j B Y B j Z k B i X j · ˙ Y · ˙ j Z k = Y · ˙ i X j · ˙ j Z k
46 34 39 19 42 45 syl13anc φ i M k O j N i X j · ˙ Y · ˙ j Z k = Y · ˙ i X j · ˙ j Z k
47 30 46 eqtrd φ i M k O j N i X j · ˙ j N × O × Y · ˙ f Z k = Y · ˙ i X j · ˙ j Z k
48 47 mpteq2dva φ i M k O j N i X j · ˙ j N × O × Y · ˙ f Z k = j N Y · ˙ i X j · ˙ j Z k
49 48 oveq2d φ i M k O R j N i X j · ˙ j N × O × Y · ˙ f Z k = R j N Y · ˙ i X j · ˙ j Z k
50 eqid 0 R = 0 R
51 crngring R CRing R Ring
52 1 51 syl φ R Ring
53 52 adantr φ i M k O R Ring
54 6 adantr φ i M k O N Fin
55 9 adantr φ i M k O Y B
56 52 ad2antrr φ i M k O j N R Ring
57 2 3 56 39 42 ringcld φ i M k O j N i X j · ˙ j Z k B
58 eqid j N i X j · ˙ j Z k = j N i X j · ˙ j Z k
59 ovexd φ i M k O j N i X j · ˙ j Z k V
60 fvexd φ i M k O 0 R V
61 58 54 59 60 fsuppmptdm φ i M k O finSupp 0 R j N i X j · ˙ j Z k
62 2 50 3 53 54 55 57 61 gsummulc2 φ i M k O R j N Y · ˙ i X j · ˙ j Z k = Y · ˙ R j N i X j · ˙ j Z k
63 49 62 eqtrd φ i M k O R j N i X j · ˙ j N × O × Y · ˙ f Z k = Y · ˙ R j N i X j · ˙ j Z k
64 1 adantr φ i M k O R CRing
65 5 adantr φ i M k O M Fin
66 7 adantr φ i M k O O Fin
67 8 adantr φ i M k O X B M × N
68 fconst6g Y B N × O × Y : N × O B
69 9 68 syl φ N × O × Y : N × O B
70 2 fvexi B V
71 elmapg B V N × O Fin N × O × Y B N × O N × O × Y : N × O B
72 70 17 71 sylancr φ N × O × Y B N × O N × O × Y : N × O B
73 69 72 mpbird φ N × O × Y B N × O
74 2 3 ringvcl R Ring N × O × Y B N × O Z B N × O N × O × Y · ˙ f Z B N × O
75 52 73 10 74 syl3anc φ N × O × Y · ˙ f Z B N × O
76 75 adantr φ i M k O N × O × Y · ˙ f Z B N × O
77 simprl φ i M k O i M
78 simprr φ i M k O k O
79 4 2 3 64 65 54 66 67 76 77 78 mamufv φ i M k O i X F N × O × Y · ˙ f Z k = R j N i X j · ˙ j N × O × Y · ˙ f Z k
80 df-ov i M × O × Y · ˙ f X F Z k = M × O × Y · ˙ f X F Z i k
81 opelxpi i M k O i k M × O
82 81 adantl φ i M k O i k M × O
83 xpfi M Fin O Fin M × O Fin
84 5 7 83 syl2anc φ M × O Fin
85 84 adantr φ i M k O M × O Fin
86 2 52 4 5 6 7 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 df-ov i X F Z k = X F Z i k
92 10 adantr φ i M k O Z B N × O
93 4 2 3 64 65 54 66 67 92 77 78 mamufv φ i M k O i X F Z k = R j N i X j · ˙ j Z k
94 91 93 eqtr3id φ i M k O X F Z i k = R j N i X j · ˙ j Z k
95 94 adantr φ i M k O i k M × O X F Z i k = R j N i X j · ˙ j Z k
96 85 55 90 95 ofc1 φ i M k O i k M × O M × O × Y · ˙ f X F Z i k = Y · ˙ R j N i X j · ˙ j Z k
97 82 96 mpdan φ i M k O M × O × Y · ˙ f X F Z i k = Y · ˙ R j N i X j · ˙ j Z k
98 80 97 eqtrid φ i M k O i M × O × Y · ˙ f X F Z k = Y · ˙ R j N i X j · ˙ j Z k
99 63 79 98 3eqtr4d φ i M k O i X F N × O × Y · ˙ f Z k = i M × O × Y · ˙ f X F Z k
100 99 ralrimivva φ i M k O i X F N × O × Y · ˙ f Z k = i M × O × Y · ˙ f X F Z k
101 2 52 4 5 6 7 8 75 mamucl φ X F N × O × Y · ˙ f Z B M × O
102 elmapi X F N × O × Y · ˙ f Z B M × O X F N × O × Y · ˙ f Z : M × O B
103 ffn X F N × O × Y · ˙ f Z : M × O B X F N × O × Y · ˙ f Z Fn M × O
104 101 102 103 3syl φ X F N × O × Y · ˙ f Z Fn M × O
105 fconst6g Y B M × O × Y : M × O B
106 9 105 syl φ M × O × Y : M × O B
107 elmapg B V M × O Fin M × O × Y B M × O M × O × Y : M × O B
108 70 84 107 sylancr φ M × O × Y B M × O M × O × Y : M × O B
109 106 108 mpbird φ M × O × Y B M × O
110 2 3 ringvcl R Ring M × O × Y B M × O X F Z B M × O M × O × Y · ˙ f X F Z B M × O
111 52 109 86 110 syl3anc φ M × O × Y · ˙ f X F Z B M × O
112 elmapi M × O × Y · ˙ f X F Z B M × O M × O × Y · ˙ f X F Z : M × O B
113 ffn M × O × Y · ˙ f X F Z : M × O B M × O × Y · ˙ f X F Z Fn M × O
114 111 112 113 3syl φ M × O × Y · ˙ f X F Z Fn M × O
115 eqfnov2 X F N × O × Y · ˙ f Z Fn M × O M × O × Y · ˙ f X F Z Fn M × O X F N × O × Y · ˙ f Z = M × O × Y · ˙ f X F Z i M k O i X F N × O × Y · ˙ f Z k = i M × O × Y · ˙ f X F Z k
116 104 114 115 syl2anc φ X F N × O × Y · ˙ f Z = M × O × Y · ˙ f X F Z i M k O i X F N × O × Y · ˙ f Z k = i M × O × Y · ˙ f X F Z k
117 100 116 mpbird φ X F N × O × Y · ˙ f Z = M × O × Y · ˙ f X F Z