Theorem lmodcom 13832

Description: Left module vector sum is commutative. (Contributed by Gérard Lang, 25-Jun-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
lmodcom.v	|- V = ( Base ` W )
lmodcom.a	|- .+ = ( +g ` W )

Assertion

Ref	Expression
lmodcom	|- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( X .+ Y ) = ( Y .+ X ) )

Proof of Theorem lmodcom

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp1 999	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> W e. LMod )
2		eqid 2193	. . . . . . . . . . 11 |- (Scalar ` W ) = (Scalar ` W )
3		eqid 2193	. . . . . . . . . . 11 |- ( Base ` (Scalar ` W ) ) = ( Base ` (Scalar ` W ) )
4		eqid 2193	. . . . . . . . . . 11 |- ( 1r ` (Scalar ` W ) ) = ( 1r ` (Scalar ` W ) )
5	2, 3, 4	lmod1cl 13814	. . . . . . . . . 10 |- ( W e. LMod -> ( 1r ` (Scalar ` W ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) )
6	1, 5	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( 1r ` (Scalar ` W ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) )
7		eqid 2193	. . . . . . . . . 10 |- ( +g ` (Scalar ` W ) ) = ( +g ` (Scalar ` W ) )
8	2, 3, 7	lmodacl 13798	. . . . . . . . 9 |- ( ( W e. LMod /\ ( 1r ` (Scalar ` W ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) /\ ( 1r ` (Scalar ` W ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) ) -> ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) )
9	1, 6, 6, 8	syl3anc 1249	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) )
10		simp2 1000	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> X e. V )
11		simp3 1001	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> Y e. V )
12		lmodcom.v	. . . . . . . . 9 |- V = ( Base ` W )
13		lmodcom.a	. . . . . . . . 9 |- .+ = ( +g ` W )
14		eqid 2193	. . . . . . . . 9 |- ( .s ` W ) = ( .s ` W )
15	12, 13, 2, 14, 3	lmodvsdi 13810	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) /\ X e. V /\ Y e. V ) ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) = ( ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) X ) .+ ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) Y ) ) )
16	1, 9, 10, 11, 15	syl13anc 1251	. . . . . . 7 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) = ( ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) X ) .+ ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) Y ) ) )
17	12, 13	lmodvacl 13801	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( X .+ Y ) e. V )
18	12, 13, 2, 14, 3, 7	lmodvsdir 13811	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) /\ ( 1r ` (Scalar ` W ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) /\ ( X .+ Y ) e. V ) ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) = ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) .+ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) ) )
19	1, 6, 6, 17, 18	syl13anc 1251	. . . . . . 7 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) = ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) .+ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) ) )
20	16, 19	eqtr3d 2228	. . . . . 6 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) X ) .+ ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) Y ) ) = ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) .+ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) ) )
21	12, 13, 2, 14, 3, 7	lmodvsdir 13811	. . . . . . . . 9 |- ( ( W e. LMod /\ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) /\ ( 1r ` (Scalar ` W ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) /\ X e. V ) ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) X ) = ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) X ) .+ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) X ) ) )
22	1, 6, 6, 10, 21	syl13anc 1251	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) X ) = ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) X ) .+ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) X ) ) )
23	12, 2, 14, 4	lmodvs1 13815	. . . . . . . . . 10 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V ) -> ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) X ) = X )
24	1, 10, 23	syl2anc 411	. . . . . . . . 9 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) X ) = X )
25	24, 24	oveq12d 5937	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) X ) .+ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) X ) ) = ( X .+ X ) )
26	22, 25	eqtrd 2226	. . . . . . 7 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) X ) = ( X .+ X ) )
27	12, 13, 2, 14, 3, 7	lmodvsdir 13811	. . . . . . . . 9 |- ( ( W e. LMod /\ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) /\ ( 1r ` (Scalar ` W ) ) e. ( Base ` (Scalar ` W ) ) /\ Y e. V ) ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) Y ) = ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) Y ) .+ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) Y ) ) )
28	1, 6, 6, 11, 27	syl13anc 1251	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) Y ) = ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) Y ) .+ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) Y ) ) )
29	12, 2, 14, 4	lmodvs1 13815	. . . . . . . . . 10 |- ( ( W e. LMod /\ Y e. V ) -> ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) Y ) = Y )
30	1, 11, 29	syl2anc 411	. . . . . . . . 9 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) Y ) = Y )
31	30, 30	oveq12d 5937	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) Y ) .+ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) Y ) ) = ( Y .+ Y ) )
32	28, 31	eqtrd 2226	. . . . . . 7 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) Y ) = ( Y .+ Y ) )
33	26, 32	oveq12d 5937	. . . . . 6 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) X ) .+ ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( +g ` (Scalar ` W ) ) ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ) ( .s ` W ) Y ) ) = ( ( X .+ X ) .+ ( Y .+ Y ) ) )
34	12, 2, 14, 4	lmodvs1 13815	. . . . . . . 8 |- ( ( W e. LMod /\ ( X .+ Y ) e. V ) -> ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) = ( X .+ Y ) )
35	1, 17, 34	syl2anc 411	. . . . . . 7 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) = ( X .+ Y ) )
36	35, 35	oveq12d 5937	. . . . . 6 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) .+ ( ( 1r ` (Scalar ` W ) ) ( .s ` W ) ( X .+ Y ) ) ) = ( ( X .+ Y ) .+ ( X .+ Y ) ) )
37	20, 33, 36	3eqtr3d 2234	. . . . 5 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( X .+ X ) .+ ( Y .+ Y ) ) = ( ( X .+ Y ) .+ ( X .+ Y ) ) )
38	12, 13	lmodvacl 13801	. . . . . . 7 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ X e. V ) -> ( X .+ X ) e. V )
39	1, 10, 10, 38	syl3anc 1249	. . . . . 6 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( X .+ X ) e. V )
40	12, 13	lmodass 13802	. . . . . 6 |- ( ( W e. LMod /\ ( ( X .+ X ) e. V /\ Y e. V /\ Y e. V ) ) -> ( ( ( X .+ X ) .+ Y ) .+ Y ) = ( ( X .+ X ) .+ ( Y .+ Y ) ) )
41	1, 39, 11, 11, 40	syl13anc 1251	. . . . 5 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( X .+ X ) .+ Y ) .+ Y ) = ( ( X .+ X ) .+ ( Y .+ Y ) ) )
42	12, 13	lmodass 13802	. . . . . 6 |- ( ( W e. LMod /\ ( ( X .+ Y ) e. V /\ X e. V /\ Y e. V ) ) -> ( ( ( X .+ Y ) .+ X ) .+ Y ) = ( ( X .+ Y ) .+ ( X .+ Y ) ) )
43	1, 17, 10, 11, 42	syl13anc 1251	. . . . 5 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( X .+ Y ) .+ X ) .+ Y ) = ( ( X .+ Y ) .+ ( X .+ Y ) ) )
44	37, 41, 43	3eqtr4d 2236	. . . 4 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( X .+ X ) .+ Y ) .+ Y ) = ( ( ( X .+ Y ) .+ X ) .+ Y ) )
45		lmodgrp 13793	. . . . . 6 |- ( W e. LMod -> W e. Grp )
46	1, 45	syl 14	. . . . 5 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> W e. Grp )
47	12, 13	lmodvacl 13801	. . . . . 6 |- ( ( W e. LMod /\ ( X .+ X ) e. V /\ Y e. V ) -> ( ( X .+ X ) .+ Y ) e. V )
48	1, 39, 11, 47	syl3anc 1249	. . . . 5 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( X .+ X ) .+ Y ) e. V )
49	12, 13	lmodvacl 13801	. . . . . 6 |- ( ( W e. LMod /\ ( X .+ Y ) e. V /\ X e. V ) -> ( ( X .+ Y ) .+ X ) e. V )
50	1, 17, 10, 49	syl3anc 1249	. . . . 5 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( X .+ Y ) .+ X ) e. V )
51	12, 13	grprcan 13112	. . . . 5 |- ( ( W e. Grp /\ ( ( ( X .+ X ) .+ Y ) e. V /\ ( ( X .+ Y ) .+ X ) e. V /\ Y e. V ) ) -> ( ( ( ( X .+ X ) .+ Y ) .+ Y ) = ( ( ( X .+ Y ) .+ X ) .+ Y ) <-> ( ( X .+ X ) .+ Y ) = ( ( X .+ Y ) .+ X ) ) )
52	46, 48, 50, 11, 51	syl13anc 1251	. . . 4 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( ( ( X .+ X ) .+ Y ) .+ Y ) = ( ( ( X .+ Y ) .+ X ) .+ Y ) <-> ( ( X .+ X ) .+ Y ) = ( ( X .+ Y ) .+ X ) ) )
53	44, 52	mpbid 147	. . 3 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( X .+ X ) .+ Y ) = ( ( X .+ Y ) .+ X ) )
54	12, 13	lmodass 13802	. . . 4 |- ( ( W e. LMod /\ ( X e. V /\ X e. V /\ Y e. V ) ) -> ( ( X .+ X ) .+ Y ) = ( X .+ ( X .+ Y ) ) )
55	1, 10, 10, 11, 54	syl13anc 1251	. . 3 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( X .+ X ) .+ Y ) = ( X .+ ( X .+ Y ) ) )
56	12, 13	lmodass 13802	. . . 4 |- ( ( W e. LMod /\ ( X e. V /\ Y e. V /\ X e. V ) ) -> ( ( X .+ Y ) .+ X ) = ( X .+ ( Y .+ X ) ) )
57	1, 10, 11, 10, 56	syl13anc 1251	. . 3 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( X .+ Y ) .+ X ) = ( X .+ ( Y .+ X ) ) )
58	53, 55, 57	3eqtr3d 2234	. 2 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( X .+ ( X .+ Y ) ) = ( X .+ ( Y .+ X ) ) )
59	12, 13	lmodvacl 13801	. . . 4 |- ( ( W e. LMod /\ Y e. V /\ X e. V ) -> ( Y .+ X ) e. V )
60	59	3com23 1211	. . 3 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( Y .+ X ) e. V )
61	12, 13	lmodlcan 13803	. . 3 |- ( ( W e. LMod /\ ( ( X .+ Y ) e. V /\ ( Y .+ X ) e. V /\ X e. V ) ) -> ( ( X .+ ( X .+ Y ) ) = ( X .+ ( Y .+ X ) ) <-> ( X .+ Y ) = ( Y .+ X ) ) )
62	1, 17, 60, 10, 61	syl13anc 1251	. 2 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( ( X .+ ( X .+ Y ) ) = ( X .+ ( Y .+ X ) ) <-> ( X .+ Y ) = ( Y .+ X ) ) )
63	58, 62	mpbid 147	1 |- ( ( W e. LMod /\ X e. V /\ Y e. V ) -> ( X .+ Y ) = ( Y .+ X ) )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 105   /\ w3a 980   = wceq 1364   e. wcel 2164   ` cfv 5255  (class class class)co 5919   Basecbs 12621   +g cplusg 12698  Scalarcsca 12701   .scvsca 12702   Grpcgrp 13075   1rcur 13458   LModclmod 13786

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4145  ax-sep 4148  ax-pow 4204  ax-pr 4239  ax-un 4465  ax-setind 4570  ax-cnex 7965  ax-resscn 7966  ax-1cn 7967  ax-1re 7968  ax-icn 7969  ax-addcl 7970  ax-addrcl 7971  ax-mulcl 7972  ax-addcom 7974  ax-addass 7976  ax-i2m1 7979  ax-0lt1 7980  ax-0id 7982  ax-rnegex 7983  ax-pre-ltirr 7986  ax-pre-ltadd 7990

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2987  df-csb 3082  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-nul 3448  df-pw 3604  df-sn 3625  df-pr 3626  df-op 3628  df-uni 3837  df-int 3872  df-iun 3915  df-br 4031  df-opab 4092  df-mpt 4093  df-id 4325  df-xp 4666  df-rel 4667  df-cnv 4668  df-co 4669  df-dm 4670  df-rn 4671  df-res 4672  df-ima 4673  df-iota 5216  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-riota 5874  df-ov 5922  df-oprab 5923  df-mpo 5924  df-pnf 8058  df-mnf 8059  df-ltxr 8061  df-inn 8985  df-2 9043  df-3 9044  df-4 9045  df-5 9046  df-6 9047  df-ndx 12624  df-slot 12625  df-base 12627  df-sets 12628  df-plusg 12711  df-mulr 12712  df-sca 12714  df-vsca 12715  df-0g 12872  df-mgm 12942  df-sgrp 12988  df-mnd 13001  df-grp 13078  df-minusg 13079  df-mgp 13420  df-ur 13459  df-ring 13497  df-lmod 13788

This theorem is referenced by:  lmodabl  13833  lssvsubcl  13865  lssvancl2  13867