Theorem scmateALT 20318

Description: Alternate proof of scmate 20316: An entry of an 𝑁 x 𝑁 scalar matrix over the ring 𝑅. This prove makes use of scmatmats 20317 but is longer and requires more distinct variables. (Contributed by AV, 19-Dec-2019.) (New usage is discouraged.) (Proof modification is discouraged.)

Hypotheses

Ref	Expression
scmatmat.a	⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
scmatmat.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
scmatmat.s	⊢ 𝑆 = (𝑁 ScMat 𝑅)
scmate.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
scmate.0	⊢ 0 = (0g‘𝑅)

Assertion

Ref	Expression
scmateALT	⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁)) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))

Distinct variable groups:   𝑀,𝑐   𝑁,𝑐   𝑅,𝑐   𝐼,𝑐   𝐽,𝑐   𝐾,𝑐   𝑆,𝑐   𝐵,𝑐

Allowed substitution hints:   𝐴(𝑐)   0 (𝑐)

Proof of Theorem scmateALT

Dummy variables 𝑚 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		scmatmat.a	. . . . . 6 ⊢ 𝐴 = (𝑁 Mat 𝑅)
2		scmatmat.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
3		scmatmat.s	. . . . . 6 ⊢ 𝑆 = (𝑁 ScMat 𝑅)
4		scmate.k	. . . . . 6 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝑅)
5		scmate.0	. . . . . 6 ⊢ 0 = (0g‘𝑅)
6	1, 2, 3, 4, 5	scmatmats 20317	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝑆 = {𝑚 ∈ 𝐵 ∣ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )})
7	6	eleq2d 2687	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑀 ∈ 𝑆 ↔ 𝑀 ∈ {𝑚 ∈ 𝐵 ∣ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )}))
8		oveq 6656	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 = 𝑀 → (𝑖𝑚𝑗) = (𝑖𝑀𝑗))
9	8	eqeq1d 2624	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑚 = 𝑀 → ((𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) ↔ (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )))
10	9	2ralbidv 2989	. . . . . . 7 ⊢ (𝑚 = 𝑀 → (∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) ↔ ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )))
11	10	rexbidv 3052	. . . . . 6 ⊢ (𝑚 = 𝑀 → (∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) ↔ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )))
12	11	elrab 3363	. . . . 5 ⊢ (𝑀 ∈ {𝑚 ∈ 𝐵 ∣ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )} ↔ (𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )))
13		oveq1 6657	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑖 = 𝐼 → (𝑖𝑀𝑗) = (𝐼𝑀𝑗))
14		eqeq1 2626	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑖 = 𝐼 → (𝑖 = 𝑗 ↔ 𝐼 = 𝑗))
15	14	ifbid 4108	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑖 = 𝐼 → if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) = if(𝐼 = 𝑗, 𝑐, 0 ))
16	13, 15	eqeq12d 2637	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑖 = 𝐼 → ((𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) ↔ (𝐼𝑀𝑗) = if(𝐼 = 𝑗, 𝑐, 0 )))
17		oveq2 6658	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 = 𝐽 → (𝐼𝑀𝑗) = (𝐼𝑀𝐽))
18		eqeq2 2633	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑗 = 𝐽 → (𝐼 = 𝑗 ↔ 𝐼 = 𝐽))
19	18	ifbid 4108	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑗 = 𝐽 → if(𝐼 = 𝑗, 𝑐, 0 ) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))
20	17, 19	eqeq12d 2637	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑗 = 𝐽 → ((𝐼𝑀𝑗) = if(𝐼 = 𝑗, 𝑐, 0 ) ↔ (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))
21	16, 20	rspc2v 3322	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → (∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) → (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))
22	21	reximdv 3016	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → (∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))
23	22	com12 32	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 ) → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))
24	23	adantl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )) → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))
25	24	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → ((𝑀 ∈ 𝐵 ∧ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑀𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )) → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))))
26	12, 25	syl5bi 232	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑀 ∈ {𝑚 ∈ 𝐵 ∣ ∃𝑐 ∈ 𝐾 ∀𝑖 ∈ 𝑁 ∀𝑗 ∈ 𝑁 (𝑖𝑚𝑗) = if(𝑖 = 𝑗, 𝑐, 0 )} → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))))
27	7, 26	sylbid 230	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → (𝑀 ∈ 𝑆 → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))))
28	27	ex 450	. 2 ⊢ (𝑁 ∈ Fin → (𝑅 ∈ Ring → (𝑀 ∈ 𝑆 → ((𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 )))))
29	28	3imp1 1280	1 ⊢ (((𝑁 ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑀 ∈ 𝑆) ∧ (𝐼 ∈ 𝑁 ∧ 𝐽 ∈ 𝑁)) → ∃𝑐 ∈ 𝐾 (𝐼𝑀𝐽) = if(𝐼 = 𝐽, 𝑐, 0 ))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 384   ∧ w3a 1037   = wceq 1483   ∈ wcel 1990  ∀wral 2912  ∃wrex 2913  {crab 2916  ifcif 4086  ‘cfv 5888  (class class class)co 6650  Fincfn 7955  Basecbs 15857  0_gc0g 16100  Ringcrg 18547   Mat cmat 20213   ScMat cscmat 20295

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-inf2 8538  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-ot 4186  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-iin 4523  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-se 5074  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-isom 5897  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-of 6897  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-supp 7296  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-oadd 7564  df-er 7742  df-map 7859  df-ixp 7909  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-fsupp 8276  df-sup 8348  df-oi 8415  df-card 8765  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-4 11081  df-5 11082  df-6 11083  df-7 11084  df-8 11085  df-9 11086  df-n0 11293  df-z 11378  df-dec 11494  df-uz 11688  df-fz 12327  df-fzo 12466  df-seq 12802  df-hash 13118  df-struct 15859  df-ndx 15860  df-slot 15861  df-base 15863  df-sets 15864  df-ress 15865  df-plusg 15954  df-mulr 15955  df-sca 15957  df-vsca 15958  df-ip 15959  df-tset 15960  df-ple 15961  df-ds 15964  df-hom 15966  df-cco 15967  df-0g 16102  df-gsum 16103  df-prds 16108  df-pws 16110  df-mre 16246  df-mrc 16247  df-acs 16249  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-mhm 17335  df-submnd 17336  df-grp 17425  df-minusg 17426  df-sbg 17427  df-mulg 17541  df-subg 17591  df-ghm 17658  df-cntz 17750  df-cmn 18195  df-abl 18196  df-mgp 18490  df-ur 18502  df-ring 18549  df-subrg 18778  df-lmod 18865  df-lss 18933  df-sra 19172  df-rgmod 19173  df-dsmm 20076  df-frlm 20091  df-mamu 20190  df-mat 20214  df-scmat 20297

This theorem is referenced by: (None)