English
If a matrix M commutes with every non-diagonal single, then M is a scalar matrix; equivalently, M lies in the range of the scalar map.
Русский
Если матрица M коммутирует с каждой ненулевой единичной матрицей вне диагонали, то она скалярная; эквивалентно M принадлежит образу отображения скаляра.
LaTeX
$$$$M \\in \\mathrm{Set.range}(\\mathrm{scalar}\\ n) \\quad \\text{iff} \\quad \\forall i \\neq j,\\; [\\mathrm{Commute}(\\mathrm{single}_{i j} 1, M)].$$$$
Lean4
theorem diag_eq_of_commute_single {i j : n} {M : Matrix n n α} (hM : Commute (single i j 1) M) : M i i = M j j :=
by
have := ext_iff.mpr hM i j
simp_all