Metamath Proof Explorer


Theorem mavmulcl

Description: Multiplication of an NxN matrix with an N-dimensional vector results in an N-dimensional vector. (Contributed by AV, 6-Dec-2018) (Revised by AV, 23-Feb-2019) (Proof shortened by AV, 23-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses mavmulcl.a ⊢ A = N Mat R
mavmulcl.m ⊢ × ˙ = R maVecMul N N
mavmulcl.b ⊢ B = Base R
mavmulcl.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
mavmulcl.r ⊢ φ → R ∈ Ring
mavmulcl.n ⊢ φ → N ∈ Fin
mavmulcl.x ⊢ φ → X ∈ Base A
mavmulcl.y ⊢ φ → Y ∈ B N
Assertion mavmulcl ⊢ φ → X × ˙ Y ∈ B N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mavmulcl.a ⊢ A = N Mat R
2 mavmulcl.m ⊢ × ˙ = R maVecMul N N
3 mavmulcl.b ⊢ B = Base R
4 mavmulcl.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
5 mavmulcl.r ⊢ φ → R ∈ Ring
6 mavmulcl.n ⊢ φ → N ∈ Fin
7 mavmulcl.x ⊢ φ → X ∈ Base A
8 mavmulcl.y ⊢ φ → Y ∈ B N
9 1 2 3 4 5 6 7 8 mavmulval ⊢ φ → X × ˙ Y = i ∈ N ⟼ ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j
10 ringcmn ⊢ R ∈ Ring → R ∈ CMnd
11 5 10 syl ⊢ φ → R ∈ CMnd
12 11 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ N → R ∈ CMnd
13 6 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ N → N ∈ Fin
14 5 ad2antrr ⊢ φ ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → R ∈ Ring
15 1 3 matbas2 ⊢ N ∈ Fin ∧ R ∈ Ring → B N × N = Base A
16 6 5 15 syl2anc ⊢ φ → B N × N = Base A
17 7 16 eleqtrrd ⊢ φ → X ∈ B N × N
18 elmapi ⊢ X ∈ B N × N → X : N × N ⟶ B
19 17 18 syl ⊢ φ → X : N × N ⟶ B
20 19 ad2antrr ⊢ φ ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → X : N × N ⟶ B
21 simpr ⊢ φ ∧ i ∈ N → i ∈ N
22 21 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i ∈ N
23 simpr ⊢ φ ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → j ∈ N
24 20 22 23 fovcdmd ⊢ φ ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i X j ∈ B
25 elmapi ⊢ Y ∈ B N → Y : N ⟶ B
26 8 25 syl ⊢ φ → Y : N ⟶ B
27 26 ad2antrr ⊢ φ ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → Y : N ⟶ B
28 27 23 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → Y ⁡ j ∈ B
29 3 4 ringcl ⊢ R ∈ Ring ∧ i X j ∈ B ∧ Y ⁡ j ∈ B → i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B
30 14 24 28 29 syl3anc ⊢ φ ∧ i ∈ N ∧ j ∈ N → i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B
31 30 ralrimiva ⊢ φ ∧ i ∈ N → ∀ j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B
32 3 12 13 31 gsummptcl ⊢ φ ∧ i ∈ N → ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B
33 32 ralrimiva ⊢ φ → ∀ i ∈ N ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B
34 eqid ⊢ i ∈ N ⟼ ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j = i ∈ N ⟼ ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j
35 34 fmpt ⊢ ∀ i ∈ N ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B ↔ i ∈ N ⟼ ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j : N ⟶ B
36 3 fvexi ⊢ B ∈ V
37 elmapg ⊢ B ∈ V ∧ N ∈ Fin → i ∈ N ⟼ ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B N ↔ i ∈ N ⟼ ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j : N ⟶ B
38 36 6 37 sylancr ⊢ φ → i ∈ N ⟼ ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B N ↔ i ∈ N ⟼ ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j : N ⟶ B
39 35 38 bitr4id ⊢ φ → ∀ i ∈ N ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B ↔ i ∈ N ⟼ ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B N
40 33 39 mpbid ⊢ φ → i ∈ N ⟼ ∑ R j ∈ N i X j · ˙ Y ⁡ j ∈ B N
41 9 40 eqeltrd ⊢ φ → X × ˙ Y ∈ B N