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Theorem matsubgcell

Description: Subtraction in the matrix ring is cell-wise. (Contributed by AV, 2-Aug-2019)

Ref Expression
Hypotheses matplusgcell.a ⊢ A = N Mat R
matplusgcell.b ⊢ B = Base A
matsubgcell.s ⊢ S = - A
matsubgcell.m ⊢ - ˙ = - R
Assertion matsubgcell ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → I X S Y J = I X J - ˙ I Y J

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 matplusgcell.a ⊢ A = N Mat R
2 matplusgcell.b ⊢ B = Base A
3 matsubgcell.s ⊢ S = - A
4 matsubgcell.m ⊢ - ˙ = - R
5 1 2 matrcl ⊢ X ∈ B → N ∈ Fin ∧ R ∈ V
6 5 simpld ⊢ X ∈ B → N ∈ Fin
7 6 adantr ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B → N ∈ Fin
8 7 3ad2ant2 ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → N ∈ Fin
9 simp1 ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → R ∈ Ring
10 eqid ⊢ R freeLMod N × N = R freeLMod N × N
11 1 10 matsubg ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring → - R freeLMod N × N = - A
12 8 9 11 syl2anc ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → - R freeLMod N × N = - A
13 3 12 eqtr4id ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → S = - R freeLMod N × N
14 13 oveqd ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → X S Y = X - R freeLMod N × N Y
15 eqid ⊢ Base R freeLMod N × N = Base R freeLMod N × N
16 xpfi ⊢ N ∈ Fin ∧ N ∈ Fin → N × N ∈ Fin
17 16 anidms ⊢ N ∈ Fin → N × N ∈ Fin
18 17 adantr ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ V → N × N ∈ Fin
19 5 18 syl ⊢ X ∈ B → N × N ∈ Fin
20 19 adantr ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B → N × N ∈ Fin
21 20 3ad2ant2 ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → N × N ∈ Fin
22 2 eleq2i ⊢ X ∈ B ↔ X ∈ Base A
23 22 biimpi ⊢ X ∈ B → X ∈ Base A
24 1 10 matbas ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ V → Base R freeLMod N × N = Base A
25 5 24 syl ⊢ X ∈ B → Base R freeLMod N × N = Base A
26 23 25 eleqtrrd ⊢ X ∈ B → X ∈ Base R freeLMod N × N
27 26 adantr ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X ∈ Base R freeLMod N × N
28 27 3ad2ant2 ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → X ∈ Base R freeLMod N × N
29 2 eleq2i ⊢ Y ∈ B ↔ Y ∈ Base A
30 29 biimpi ⊢ Y ∈ B → Y ∈ Base A
31 1 2 matrcl ⊢ Y ∈ B → N ∈ Fin ∧ R ∈ V
32 31 24 syl ⊢ Y ∈ B → Base R freeLMod N × N = Base A
33 30 32 eleqtrrd ⊢ Y ∈ B → Y ∈ Base R freeLMod N × N
34 33 adantl ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B → Y ∈ Base R freeLMod N × N
35 34 3ad2ant2 ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → Y ∈ Base R freeLMod N × N
36 eqid ⊢ - R freeLMod N × N = - R freeLMod N × N
37 10 15 9 21 28 35 4 36 frlmsubgval ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → X - R freeLMod N × N Y = X - ˙ f Y
38 14 37 eqtrd ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → X S Y = X - ˙ f Y
39 38 oveqd ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → I X S Y J = I X - ˙ f Y J
40 df-ov ⊢ I X - ˙ f Y J = X - ˙ f Y ⁡ I J
41 opelxpi ⊢ I ∈ N ∧ J ∈ N → I J ∈ N × N
42 41 anim2i ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I J ∈ N × N
43 42 3adant1 ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I J ∈ N × N
44 eqid ⊢ Base R = Base R
45 1 44 2 matbas2i ⊢ X ∈ B → X ∈ Base R N × N
46 elmapfn ⊢ X ∈ Base R N × N → X Fn N × N
47 45 46 syl ⊢ X ∈ B → X Fn N × N
48 47 adantr ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X Fn N × N
49 1 44 2 matbas2i ⊢ Y ∈ B → Y ∈ Base R N × N
50 elmapfn ⊢ Y ∈ Base R N × N → Y Fn N × N
51 49 50 syl ⊢ Y ∈ B → Y Fn N × N
52 51 adantl ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B → Y Fn N × N
53 inidm ⊢ N × N ∩ N × N = N × N
54 df-ov ⊢ I X J = X ⁡ I J
55 54 eqcomi ⊢ X ⁡ I J = I X J
56 55 a1i ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I J ∈ N × N → X ⁡ I J = I X J
57 df-ov ⊢ I Y J = Y ⁡ I J
58 57 eqcomi ⊢ Y ⁡ I J = I Y J
59 58 a1i ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I J ∈ N × N → Y ⁡ I J = I Y J
60 48 52 20 20 53 56 59 ofval ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I J ∈ N × N → X - ˙ f Y ⁡ I J = I X J - ˙ I Y J
61 43 60 syl ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → X - ˙ f Y ⁡ I J = I X J - ˙ I Y J
62 40 61 eqtrid ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → I X - ˙ f Y J = I X J - ˙ I Y J
63 39 62 eqtrd ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ I ∈ N ∧ J ∈ N → I X S Y J = I X J - ˙ I Y J