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

Theorem lcoss 41996
 Description: A set of vectors of a module is a subset of the set of all linear combinations of the set. (Contributed by AV, 18-Apr-2019.) (Proof shortened by AV, 30-Jul-2019.)
Assertion
Ref Expression
lcoss ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) → 𝑉 ⊆ (𝑀 LinCo 𝑉))

Proof of Theorem lcoss
Dummy variables 𝑥 𝑓 𝑣 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 elelpwi 4169 . . . . . . 7 ((𝑣𝑉𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) → 𝑣 ∈ (Base‘𝑀))
21expcom 451 . . . . . 6 (𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀) → (𝑣𝑉𝑣 ∈ (Base‘𝑀)))
32adantl 482 . . . . 5 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) → (𝑣𝑉𝑣 ∈ (Base‘𝑀)))
43imp 445 . . . 4 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → 𝑣 ∈ (Base‘𝑀))
5 eqid 2621 . . . . . . 7 (Base‘𝑀) = (Base‘𝑀)
6 eqid 2621 . . . . . . 7 (Scalar‘𝑀) = (Scalar‘𝑀)
7 eqid 2621 . . . . . . 7 (0g‘(Scalar‘𝑀)) = (0g‘(Scalar‘𝑀))
8 eqid 2621 . . . . . . 7 (1r‘(Scalar‘𝑀)) = (1r‘(Scalar‘𝑀))
9 equequ1 1951 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 = 𝑣𝑦 = 𝑣))
109ifbid 4106 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))) = if(𝑦 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))
1110cbvmptv 4748 . . . . . . 7 (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) = (𝑦𝑉 ↦ if(𝑦 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))
125, 6, 7, 8, 11mptcfsupp 41932 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀) ∧ 𝑣𝑉) → (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)))
13123expa 1264 . . . . 5 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)))
14 eqid 2621 . . . . . . . 8 (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) = (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))
155, 6, 7, 8, 14linc1 41985 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀) ∧ 𝑣𝑉) → ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))( linC ‘𝑀)𝑉) = 𝑣)
16153expa 1264 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))( linC ‘𝑀)𝑉) = 𝑣)
1716eqcomd 2627 . . . . 5 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → 𝑣 = ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))( linC ‘𝑀)𝑉))
18 eqid 2621 . . . . . . . . . . 11 (Base‘(Scalar‘𝑀)) = (Base‘(Scalar‘𝑀))
196, 18, 8lmod1cl 18884 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ LMod → (1r‘(Scalar‘𝑀)) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
206, 18, 7lmod0cl 18883 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ LMod → (0g‘(Scalar‘𝑀)) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
2119, 20ifcld 4129 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ LMod → if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
2221ad3antrrr 766 . . . . . . . 8 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) ∧ 𝑥𝑉) → if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
2322, 14fmptd 6383 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))):𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀)))
24 fvex 6199 . . . . . . . 8 (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V
25 simplr 792 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀))
26 elmapg 7867 . . . . . . . 8 (((Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) → ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉) ↔ (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))):𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀))))
2724, 25, 26sylancr 695 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉) ↔ (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))):𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀))))
2823, 27mpbird 247 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉))
29 breq1 4654 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) → (𝑓 finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)) ↔ (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀))))
30 oveq1 6654 . . . . . . . . 9 (𝑓 = (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) → (𝑓( linC ‘𝑀)𝑉) = ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))( linC ‘𝑀)𝑉))
3130eqeq2d 2631 . . . . . . . 8 (𝑓 = (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) → (𝑣 = (𝑓( linC ‘𝑀)𝑉) ↔ 𝑣 = ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))( linC ‘𝑀)𝑉)))
3229, 31anbi12d 747 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) → ((𝑓 finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 𝑣 = (𝑓( linC ‘𝑀)𝑉)) ↔ ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 𝑣 = ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))( linC ‘𝑀)𝑉))))
3332adantl 482 . . . . . 6 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) ∧ 𝑓 = (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))) → ((𝑓 finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 𝑣 = (𝑓( linC ‘𝑀)𝑉)) ↔ ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 𝑣 = ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))( linC ‘𝑀)𝑉))))
3428, 33rspcedv 3311 . . . . 5 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → (((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀)))) finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 𝑣 = ((𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑣, (1r‘(Scalar‘𝑀)), (0g‘(Scalar‘𝑀))))( linC ‘𝑀)𝑉)) → ∃𝑓 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉)(𝑓 finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 𝑣 = (𝑓( linC ‘𝑀)𝑉))))
3513, 17, 34mp2and 715 . . . 4 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → ∃𝑓 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉)(𝑓 finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 𝑣 = (𝑓( linC ‘𝑀)𝑉)))
365, 6, 18lcoval 41972 . . . . 5 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) → (𝑣 ∈ (𝑀 LinCo 𝑉) ↔ (𝑣 ∈ (Base‘𝑀) ∧ ∃𝑓 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉)(𝑓 finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 𝑣 = (𝑓( linC ‘𝑀)𝑉)))))
3736adantr 481 . . . 4 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → (𝑣 ∈ (𝑀 LinCo 𝑉) ↔ (𝑣 ∈ (Base‘𝑀) ∧ ∃𝑓 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉)(𝑓 finSupp (0g‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 𝑣 = (𝑓( linC ‘𝑀)𝑉)))))
384, 35, 37mpbir2and 957 . . 3 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) ∧ 𝑣𝑉) → 𝑣 ∈ (𝑀 LinCo 𝑉))
3938ex 450 . 2 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) → (𝑣𝑉𝑣 ∈ (𝑀 LinCo 𝑉)))
4039ssrdv 3607 1 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) → 𝑉 ⊆ (𝑀 LinCo 𝑉))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 384   = wceq 1482   ∈ wcel 1989  ∃wrex 2912  Vcvv 3198   ⊆ wss 3572  ifcif 4084  𝒫 cpw 4156   class class class wbr 4651   ↦ cmpt 4727  ⟶wf 5882  ‘cfv 5886  (class class class)co 6647   ↑𝑚 cmap 7854   finSupp cfsupp 8272  Basecbs 15851  Scalarcsca 15938  0gc0g 16094  1rcur 18495  LModclmod 18857   linC clinc 41964   LinCo clinco 41965 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1721  ax-4 1736  ax-5 1838  ax-6 1887  ax-7 1934  ax-8 1991  ax-9 1998  ax-10 2018  ax-11 2033  ax-12 2046  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4769  ax-sep 4779  ax-nul 4787  ax-pow 4841  ax-pr 4904  ax-un 6946  ax-inf2 8535  ax-cnex 9989  ax-resscn 9990  ax-1cn 9991  ax-icn 9992  ax-addcl 9993  ax-addrcl 9994  ax-mulcl 9995  ax-mulrcl 9996  ax-mulcom 9997  ax-addass 9998  ax-mulass 9999  ax-distr 10000  ax-i2m1 10001  ax-1ne0 10002  ax-1rid 10003  ax-rnegex 10004  ax-rrecex 10005  ax-cnre 10006  ax-pre-lttri 10007  ax-pre-lttrn 10008  ax-pre-ltadd 10009  ax-pre-mulgt0 10010 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1485  df-ex 1704  df-nf 1709  df-sb 1880  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2752  df-ne 2794  df-nel 2897  df-ral 2916  df-rex 2917  df-reu 2918  df-rmo 2919  df-rab 2920  df-v 3200  df-sbc 3434  df-csb 3532  df-dif 3575  df-un 3577  df-in 3579  df-ss 3586  df-pss 3588  df-nul 3914  df-if 4085  df-pw 4158  df-sn 4176  df-pr 4178  df-tp 4180  df-op 4182  df-uni 4435  df-int 4474  df-iun 4520  df-iin 4521  df-br 4652  df-opab 4711  df-mpt 4728  df-tr 4751  df-id 5022  df-eprel 5027  df-po 5033  df-so 5034  df-fr 5071  df-se 5072  df-we 5073  df-xp 5118  df-rel 5119  df-cnv 5120  df-co 5121  df-dm 5122  df-rn 5123  df-res 5124  df-ima 5125  df-pred 5678  df-ord 5724  df-on 5725  df-lim 5726  df-suc 5727  df-iota 5849  df-fun 5888  df-fn 5889  df-f 5890  df-f1 5891  df-fo 5892  df-f1o 5893  df-fv 5894  df-isom 5895  df-riota 6608  df-ov 6650  df-oprab 6651  df-mpt2 6652  df-om 7063  df-1st 7165  df-2nd 7166  df-supp 7293  df-wrecs 7404  df-recs 7465  df-rdg 7503  df-1o 7557  df-oadd 7561  df-er 7739  df-map 7856  df-en 7953  df-dom 7954  df-sdom 7955  df-fin 7956  df-fsupp 8273  df-oi 8412  df-card 8762  df-pnf 10073  df-mnf 10074  df-xr 10075  df-ltxr 10076  df-le 10077  df-sub 10265  df-neg 10266  df-nn 11018  df-2 11076  df-n0 11290  df-z 11375  df-uz 11685  df-fz 12324  df-fzo 12462  df-seq 12797  df-hash 13113  df-ndx 15854  df-slot 15855  df-base 15857  df-sets 15858  df-ress 15859  df-plusg 15948  df-0g 16096  df-gsum 16097  df-mre 16240  df-mrc 16241  df-acs 16243  df-mgm 17236  df-sgrp 17278  df-mnd 17289  df-submnd 17330  df-grp 17419  df-mulg 17535  df-cntz 17744  df-cmn 18189  df-mgp 18484  df-ur 18496  df-ring 18543  df-lmod 18859  df-linc 41966  df-lco 41967 This theorem is referenced by:  lspsslco  41997
 Copyright terms: Public domain W3C validator