Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  gsumlsscl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem gsumlsscl 41939
Description: Closure of a group sum in a linear subspace: A (finitely supported) sum of scalar multiplications of vectors of a subset of a linear subspace is also contained in the linear subspace. (Contributed by AV, 20-Apr-2019.) (Revised by AV, 28-Jul-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
gsumlsscl.s 𝑆 = (LSubSp‘𝑀)
gsumlsscl.r 𝑅 = (Scalar‘𝑀)
gsumlsscl.b 𝐵 = (Base‘𝑅)
Assertion
Ref Expression
gsumlsscl ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → ((𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅)) → (𝑀 Σg (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣))) ∈ 𝑍))
Distinct variable groups:   𝑣,𝐵   𝑣,𝐹   𝑣,𝑀   𝑣,𝑅   𝑣,𝑆   𝑣,𝑉   𝑣,𝑍

Proof of Theorem gsumlsscl
StepHypRef Expression
1 eqid 2609 . . 3 (0g𝑀) = (0g𝑀)
2 lmodabl 18681 . . . . 5 (𝑀 ∈ LMod → 𝑀 ∈ Abel)
323ad2ant1 1074 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → 𝑀 ∈ Abel)
43adantr 479 . . 3 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → 𝑀 ∈ Abel)
5 ssexg 4726 . . . . . 6 ((𝑉𝑍𝑍𝑆) → 𝑉 ∈ V)
65ancoms 467 . . . . 5 ((𝑍𝑆𝑉𝑍) → 𝑉 ∈ V)
763adant1 1071 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → 𝑉 ∈ V)
87adantr 479 . . 3 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → 𝑉 ∈ V)
9 3simpa 1050 . . . . 5 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆))
10 gsumlsscl.s . . . . . 6 𝑆 = (LSubSp‘𝑀)
1110lsssubg 18726 . . . . 5 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆) → 𝑍 ∈ (SubGrp‘𝑀))
129, 11syl 17 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → 𝑍 ∈ (SubGrp‘𝑀))
1312adantr 479 . . 3 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → 𝑍 ∈ (SubGrp‘𝑀))
149adantr 479 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆))
1514adantr 479 . . . . 5 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) ∧ 𝑣𝑉) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆))
16 elmapi 7742 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) → 𝐹:𝑉𝐵)
17 ffvelrn 6249 . . . . . . . . 9 ((𝐹:𝑉𝐵𝑣𝑉) → (𝐹𝑣) ∈ 𝐵)
1817ex 448 . . . . . . . 8 (𝐹:𝑉𝐵 → (𝑣𝑉 → (𝐹𝑣) ∈ 𝐵))
1916, 18syl 17 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) → (𝑣𝑉 → (𝐹𝑣) ∈ 𝐵))
2019ad2antrl 759 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → (𝑣𝑉 → (𝐹𝑣) ∈ 𝐵))
2120imp 443 . . . . 5 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) ∧ 𝑣𝑉) → (𝐹𝑣) ∈ 𝐵)
22 ssel 3561 . . . . . . . 8 (𝑉𝑍 → (𝑣𝑉𝑣𝑍))
23223ad2ant3 1076 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → (𝑣𝑉𝑣𝑍))
2423adantr 479 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → (𝑣𝑉𝑣𝑍))
2524imp 443 . . . . 5 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) ∧ 𝑣𝑉) → 𝑣𝑍)
26 gsumlsscl.r . . . . . 6 𝑅 = (Scalar‘𝑀)
27 eqid 2609 . . . . . 6 ( ·𝑠𝑀) = ( ·𝑠𝑀)
28 gsumlsscl.b . . . . . 6 𝐵 = (Base‘𝑅)
2926, 27, 28, 10lssvscl 18724 . . . . 5 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆) ∧ ((𝐹𝑣) ∈ 𝐵𝑣𝑍)) → ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣) ∈ 𝑍)
3015, 21, 25, 29syl12anc 1315 . . . 4 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) ∧ 𝑣𝑉) → ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣) ∈ 𝑍)
31 eqid 2609 . . . 4 (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣)) = (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣))
3230, 31fmptd 6276 . . 3 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣)):𝑉𝑍)
33 simp1 1053 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → 𝑀 ∈ LMod)
34 eqid 2609 . . . . . . . . . . 11 (Base‘𝑀) = (Base‘𝑀)
3534, 10lssss 18706 . . . . . . . . . 10 (𝑍𝑆𝑍 ⊆ (Base‘𝑀))
36 sstr 3575 . . . . . . . . . . 11 ((𝑉𝑍𝑍 ⊆ (Base‘𝑀)) → 𝑉 ⊆ (Base‘𝑀))
3736expcom 449 . . . . . . . . . 10 (𝑍 ⊆ (Base‘𝑀) → (𝑉𝑍𝑉 ⊆ (Base‘𝑀)))
3835, 37syl 17 . . . . . . . . 9 (𝑍𝑆 → (𝑉𝑍𝑉 ⊆ (Base‘𝑀)))
3938a1i 11 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ LMod → (𝑍𝑆 → (𝑉𝑍𝑉 ⊆ (Base‘𝑀))))
40393imp 1248 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → 𝑉 ⊆ (Base‘𝑀))
41 elpwg 4115 . . . . . . . 8 (𝑉 ∈ V → (𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀) ↔ 𝑉 ⊆ (Base‘𝑀)))
427, 41syl 17 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → (𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀) ↔ 𝑉 ⊆ (Base‘𝑀)))
4340, 42mpbird 245 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀))
4433, 43jca 552 . . . . 5 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)))
4544adantr 479 . . . 4 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)))
46 simprl 789 . . . 4 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → 𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉))
47 simprr 791 . . . 4 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → 𝐹 finSupp (0g𝑅))
4826, 28scmfsupp 41934 . . . 4 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅)) → (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣)) finSupp (0g𝑀))
4945, 46, 47, 48syl3anc 1317 . . 3 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣)) finSupp (0g𝑀))
501, 4, 8, 13, 32, 49gsumsubgcl 18091 . 2 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) ∧ (𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅))) → (𝑀 Σg (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣))) ∈ 𝑍)
5150ex 448 1 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑆𝑉𝑍) → ((𝐹 ∈ (𝐵𝑚 𝑉) ∧ 𝐹 finSupp (0g𝑅)) → (𝑀 Σg (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣))) ∈ 𝑍))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 194  wa 382  w3a 1030   = wceq 1474  wcel 1976  Vcvv 3172  wss 3539  𝒫 cpw 4107   class class class wbr 4577  cmpt 4637  wf 5785  cfv 5789  (class class class)co 6526  𝑚 cmap 7721   finSupp cfsupp 8135  Basecbs 15643  Scalarcsca 15719   ·𝑠 cvsca 15720  0gc0g 15871   Σg cgsu 15872  SubGrpcsubg 17359  Abelcabl 17965  LModclmod 18634  LSubSpclss 18701
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1712  ax-4 1727  ax-5 1826  ax-6 1874  ax-7 1921  ax-8 1978  ax-9 1985  ax-10 2005  ax-11 2020  ax-12 2033  ax-13 2233  ax-ext 2589  ax-rep 4693  ax-sep 4703  ax-nul 4711  ax-pow 4763  ax-pr 4827  ax-un 6824  ax-cnex 9848  ax-resscn 9849  ax-1cn 9850  ax-icn 9851  ax-addcl 9852  ax-addrcl 9853  ax-mulcl 9854  ax-mulrcl 9855  ax-mulcom 9856  ax-addass 9857  ax-mulass 9858  ax-distr 9859  ax-i2m1 9860  ax-1ne0 9861  ax-1rid 9862  ax-rnegex 9863  ax-rrecex 9864  ax-cnre 9865  ax-pre-lttri 9866  ax-pre-lttrn 9867  ax-pre-ltadd 9868  ax-pre-mulgt0 9869
This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1867  df-eu 2461  df-mo 2462  df-clab 2596  df-cleq 2602  df-clel 2605  df-nfc 2739  df-ne 2781  df-nel 2782  df-ral 2900  df-rex 2901  df-reu 2902  df-rmo 2903  df-rab 2904  df-v 3174  df-sbc 3402  df-csb 3499  df-dif 3542  df-un 3544  df-in 3546  df-ss 3553  df-pss 3555  df-nul 3874  df-if 4036  df-pw 4109  df-sn 4125  df-pr 4127  df-tp 4129  df-op 4131  df-uni 4367  df-int 4405  df-iun 4451  df-br 4578  df-opab 4638  df-mpt 4639  df-tr 4675  df-eprel 4938  df-id 4942  df-po 4948  df-so 4949  df-fr 4986  df-se 4987  df-we 4988  df-xp 5033  df-rel 5034  df-cnv 5035  df-co 5036  df-dm 5037  df-rn 5038  df-res 5039  df-ima 5040  df-pred 5582  df-ord 5628  df-on 5629  df-lim 5630  df-suc 5631  df-iota 5753  df-fun 5791  df-fn 5792  df-f 5793  df-f1 5794  df-fo 5795  df-f1o 5796  df-fv 5797  df-isom 5798  df-riota 6488  df-ov 6529  df-oprab 6530  df-mpt2 6531  df-om 6935  df-1st 7036  df-2nd 7037  df-supp 7160  df-wrecs 7271  df-recs 7332  df-rdg 7370  df-1o 7424  df-oadd 7428  df-er 7606  df-map 7723  df-en 7819  df-dom 7820  df-sdom 7821  df-fin 7822  df-fsupp 8136  df-oi 8275  df-card 8625  df-pnf 9932  df-mnf 9933  df-xr 9934  df-ltxr 9935  df-le 9936  df-sub 10119  df-neg 10120  df-nn 10870  df-2 10928  df-n0 11142  df-z 11213  df-uz 11522  df-fz 12155  df-fzo 12292  df-seq 12621  df-hash 12937  df-ndx 15646  df-slot 15647  df-base 15648  df-sets 15649  df-ress 15650  df-plusg 15729  df-0g 15873  df-gsum 15874  df-mgm 17013  df-sgrp 17055  df-mnd 17066  df-submnd 17107  df-grp 17196  df-minusg 17197  df-sbg 17198  df-subg 17362  df-cntz 17521  df-cmn 17966  df-abl 17967  df-mgp 18261  df-ur 18273  df-ring 18320  df-lmod 18636  df-lss 18702
This theorem is referenced by:  lincellss  41990
  Copyright terms: Public domain W3C validator