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Theorem mamucl 26779
Description: Operation closure of matrix multiplication. (Contributed by Stefan O'Rear, 2-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
mamucl.b  |-  B  =  ( Base `  R
)
mamucl.r  |-  ( ph  ->  R  e.  Ring )
mamucl.f  |-  F  =  ( R maMul  <. M ,  N ,  P >. )
mamucl.m  |-  ( ph  ->  M  e.  Fin )
mamucl.n  |-  ( ph  ->  N  e.  Fin )
mamucl.p  |-  ( ph  ->  P  e.  Fin )
mamucl.x  |-  ( ph  ->  X  e.  ( B  ^m  ( M  X.  N ) ) )
mamucl.y  |-  ( ph  ->  Y  e.  ( B  ^m  ( N  X.  P ) ) )
Assertion
Ref Expression
mamucl  |-  ( ph  ->  ( X F Y )  e.  ( B  ^m  ( M  X.  P ) ) )

Proof of Theorem mamucl
Dummy variables  i 
j  k are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mamucl.f . . 3  |-  F  =  ( R maMul  <. M ,  N ,  P >. )
2 mamucl.b . . 3  |-  B  =  ( Base `  R
)
3 eqid 2358 . . 3  |-  ( .r
`  R )  =  ( .r `  R
)
4 mamucl.r . . 3  |-  ( ph  ->  R  e.  Ring )
5 mamucl.m . . 3  |-  ( ph  ->  M  e.  Fin )
6 mamucl.n . . 3  |-  ( ph  ->  N  e.  Fin )
7 mamucl.p . . 3  |-  ( ph  ->  P  e.  Fin )
8 mamucl.x . . 3  |-  ( ph  ->  X  e.  ( B  ^m  ( M  X.  N ) ) )
9 mamucl.y . . 3  |-  ( ph  ->  Y  e.  ( B  ^m  ( N  X.  P ) ) )
101, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9mamuval 26767 . 2  |-  ( ph  ->  ( X F Y )  =  ( i  e.  M ,  k  e.  P  |->  ( R 
gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r
`  R ) ( j Y k ) ) ) ) ) )
11 eqid 2358 . . . . 5  |-  ( 0g
`  R )  =  ( 0g `  R
)
12 rngcmn 15470 . . . . . . 7  |-  ( R  e.  Ring  ->  R  e. CMnd
)
134, 12syl 15 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  R  e. CMnd )
1413adantr 451 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( i  e.  M  /\  k  e.  P ) )  ->  R  e. CMnd )
156adantr 451 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( i  e.  M  /\  k  e.  P ) )  ->  N  e.  Fin )
164ad2antrr 706 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  (
i  e.  M  /\  k  e.  P )
)  /\  j  e.  N )  ->  R  e.  Ring )
17 elmapi 6880 . . . . . . . . . 10  |-  ( X  e.  ( B  ^m  ( M  X.  N
) )  ->  X : ( M  X.  N ) --> B )
188, 17syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  X : ( M  X.  N ) --> B )
1918ad2antrr 706 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  (
i  e.  M  /\  k  e.  P )
)  /\  j  e.  N )  ->  X : ( M  X.  N ) --> B )
20 simplrl 736 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  (
i  e.  M  /\  k  e.  P )
)  /\  j  e.  N )  ->  i  e.  M )
21 simpr 447 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  (
i  e.  M  /\  k  e.  P )
)  /\  j  e.  N )  ->  j  e.  N )
22 fovrn 6077 . . . . . . . 8  |-  ( ( X : ( M  X.  N ) --> B  /\  i  e.  M  /\  j  e.  N
)  ->  ( i X j )  e.  B )
2319, 20, 21, 22syl3anc 1182 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  (
i  e.  M  /\  k  e.  P )
)  /\  j  e.  N )  ->  (
i X j )  e.  B )
24 elmapi 6880 . . . . . . . . . 10  |-  ( Y  e.  ( B  ^m  ( N  X.  P
) )  ->  Y : ( N  X.  P ) --> B )
259, 24syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  Y : ( N  X.  P ) --> B )
2625ad2antrr 706 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  (
i  e.  M  /\  k  e.  P )
)  /\  j  e.  N )  ->  Y : ( N  X.  P ) --> B )
27 simplrr 737 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  (
i  e.  M  /\  k  e.  P )
)  /\  j  e.  N )  ->  k  e.  P )
28 fovrn 6077 . . . . . . . 8  |-  ( ( Y : ( N  X.  P ) --> B  /\  j  e.  N  /\  k  e.  P
)  ->  ( j Y k )  e.  B )
2926, 21, 27, 28syl3anc 1182 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  (
i  e.  M  /\  k  e.  P )
)  /\  j  e.  N )  ->  (
j Y k )  e.  B )
302, 3rngcl 15453 . . . . . . 7  |-  ( ( R  e.  Ring  /\  (
i X j )  e.  B  /\  (
j Y k )  e.  B )  -> 
( ( i X j ) ( .r
`  R ) ( j Y k ) )  e.  B )
3116, 23, 29, 30syl3anc 1182 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  (
i  e.  M  /\  k  e.  P )
)  /\  j  e.  N )  ->  (
( i X j ) ( .r `  R ) ( j Y k ) )  e.  B )
32 eqid 2358 . . . . . 6  |-  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r `  R
) ( j Y k ) ) )  =  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r `  R ) ( j Y k ) ) )
3331, 32fmptd 5767 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( i  e.  M  /\  k  e.  P ) )  -> 
( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r
`  R ) ( j Y k ) ) ) : N --> B )
3415, 33fisuppfi 14549 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( i  e.  M  /\  k  e.  P ) )  -> 
( `' ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r `  R
) ( j Y k ) ) )
" ( _V  \  { ( 0g `  R ) } ) )  e.  Fin )
352, 11, 14, 15, 33, 34gsumcl 15297 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( i  e.  M  /\  k  e.  P ) )  -> 
( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r
`  R ) ( j Y k ) ) ) )  e.  B )
3635ralrimivva 2711 . . 3  |-  ( ph  ->  A. i  e.  M  A. k  e.  P  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r
`  R ) ( j Y k ) ) ) )  e.  B )
37 fvex 5622 . . . . . 6  |-  ( Base `  R )  e.  _V
382, 37eqeltri 2428 . . . . 5  |-  B  e. 
_V
39 xpfi 7218 . . . . . 6  |-  ( ( M  e.  Fin  /\  P  e.  Fin )  ->  ( M  X.  P
)  e.  Fin )
405, 7, 39syl2anc 642 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( M  X.  P
)  e.  Fin )
41 elmapg 6873 . . . . 5  |-  ( ( B  e.  _V  /\  ( M  X.  P
)  e.  Fin )  ->  ( ( i  e.  M ,  k  e.  P  |->  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r `  R
) ( j Y k ) ) ) ) )  e.  ( B  ^m  ( M  X.  P ) )  <-> 
( i  e.  M ,  k  e.  P  |->  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r
`  R ) ( j Y k ) ) ) ) ) : ( M  X.  P ) --> B ) )
4238, 40, 41sylancr 644 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( i  e.  M ,  k  e.  P  |->  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r `  R
) ( j Y k ) ) ) ) )  e.  ( B  ^m  ( M  X.  P ) )  <-> 
( i  e.  M ,  k  e.  P  |->  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r
`  R ) ( j Y k ) ) ) ) ) : ( M  X.  P ) --> B ) )
43 eqid 2358 . . . . 5  |-  ( i  e.  M ,  k  e.  P  |->  ( R 
gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r
`  R ) ( j Y k ) ) ) ) )  =  ( i  e.  M ,  k  e.  P  |->  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r `  R
) ( j Y k ) ) ) ) )
4443fmpt2 6278 . . . 4  |-  ( A. i  e.  M  A. k  e.  P  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r
`  R ) ( j Y k ) ) ) )  e.  B  <->  ( i  e.  M ,  k  e.  P  |->  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r `  R
) ( j Y k ) ) ) ) ) : ( M  X.  P ) --> B )
4542, 44syl6rbbr 255 . . 3  |-  ( ph  ->  ( A. i  e.  M  A. k  e.  P  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r `  R
) ( j Y k ) ) ) )  e.  B  <->  ( i  e.  M ,  k  e.  P  |->  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r `  R
) ( j Y k ) ) ) ) )  e.  ( B  ^m  ( M  X.  P ) ) ) )
4636, 45mpbid 201 . 2  |-  ( ph  ->  ( i  e.  M ,  k  e.  P  |->  ( R  gsumg  ( j  e.  N  |->  ( ( i X j ) ( .r
`  R ) ( j Y k ) ) ) ) )  e.  ( B  ^m  ( M  X.  P
) ) )
4710, 46eqeltrd 2432 1  |-  ( ph  ->  ( X F Y )  e.  ( B  ^m  ( M  X.  P ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1642    e. wcel 1710   A.wral 2619   _Vcvv 2864    \ cdif 3225   {csn 3716   <.cotp 3720    e. cmpt 4158    X. cxp 4769   -->wf 5333   ` cfv 5337  (class class class)co 5945    e. cmpt2 5947    ^m cmap 6860   Fincfn 6951   Basecbs 13245   .rcmulr 13306   0gc0g 13499    gsumg cgsu 13500  CMndccmn 15188   Ringcrg 15436   maMul cmmul 26762
This theorem is referenced by:  mamulid  26781  mamurid  26782  mamuass  26783  mamudi  26784  mamudir  26785  mamuvs1  26786  mamuvs2  26787  matrng  26803  matassa  26804
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1546  ax-5 1557  ax-17 1616  ax-9 1654  ax-8 1675  ax-13 1712  ax-14 1714  ax-6 1729  ax-7 1734  ax-11 1746  ax-12 1930  ax-ext 2339  ax-rep 4212  ax-sep 4222  ax-nul 4230  ax-pow 4269  ax-pr 4295  ax-un 4594  ax-cnex 8883  ax-resscn 8884  ax-1cn 8885  ax-icn 8886  ax-addcl 8887  ax-addrcl 8888  ax-mulcl 8889  ax-mulrcl 8890  ax-mulcom 8891  ax-addass 8892  ax-mulass 8893  ax-distr 8894  ax-i2m1 8895  ax-1ne0 8896  ax-1rid 8897  ax-rnegex 8898  ax-rrecex 8899  ax-cnre 8900  ax-pre-lttri 8901  ax-pre-lttrn 8902  ax-pre-ltadd 8903  ax-pre-mulgt0 8904
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1319  df-ex 1542  df-nf 1545  df-sb 1649  df-eu 2213  df-mo 2214  df-clab 2345  df-cleq 2351  df-clel 2354  df-nfc 2483  df-ne 2523  df-nel 2524  df-ral 2624  df-rex 2625  df-reu 2626  df-rmo 2627  df-rab 2628  df-v 2866  df-sbc 3068  df-csb 3158  df-dif 3231  df-un 3233  df-in 3235  df-ss 3242  df-pss 3244  df-nul 3532  df-if 3642  df-pw 3703  df-sn 3722  df-pr 3723  df-tp 3724  df-op 3725  df-ot 3726  df-uni 3909  df-int 3944  df-iun 3988  df-br 4105  df-opab 4159  df-mpt 4160  df-tr 4195  df-eprel 4387  df-id 4391  df-po 4396  df-so 4397  df-fr 4434  df-se 4435  df-we 4436  df-ord 4477  df-on 4478  df-lim 4479  df-suc 4480  df-om 4739  df-xp 4777  df-rel 4778  df-cnv 4779  df-co 4780  df-dm 4781  df-rn 4782  df-res 4783  df-ima 4784  df-iota 5301  df-fun 5339  df-fn 5340  df-f 5341  df-f1 5342  df-fo 5343  df-f1o 5344  df-fv 5345  df-isom 5346  df-ov 5948  df-oprab 5949  df-mpt2 5950  df-1st 6209  df-2nd 6210  df-riota 6391  df-recs 6475  df-rdg 6510  df-1o 6566  df-oadd 6570  df-er 6747  df-map 6862  df-en 6952  df-dom 6953  df-sdom 6954  df-fin 6955  df-oi 7315  df-card 7662  df-pnf 8959  df-mnf 8960  df-xr 8961  df-ltxr 8962  df-le 8963  df-sub 9129  df-neg 9130  df-nn 9837  df-2 9894  df-n0 10058  df-z 10117  df-uz 10323  df-fz 10875  df-fzo 10963  df-seq 11139  df-hash 11431  df-ndx 13248  df-slot 13249  df-base 13250  df-sets 13251  df-plusg 13318  df-0g 13503  df-gsum 13504  df-mnd 14466  df-grp 14588  df-minusg 14589  df-cntz 14892  df-cmn 15190  df-abl 15191  df-mgp 15425  df-rng 15439  df-ur 15441  df-mamu 26764
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