Theorem islssm 13450

Description: The predicate "is a subspace" (of a left module or left vector space). (Contributed by NM, 8-Dec-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 8-Jan-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
lssset.f	⊢ 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
lssset.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐹)
lssset.v	⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
lssset.p	⊢ + = (+g‘𝑊)
lssset.t	⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
lssset.s	⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)

Assertion

Ref	Expression
islssm	⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → (𝑈 ∈ 𝑆 ↔ (𝑈 ⊆ 𝑉 ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈)))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑎,𝑏,𝑥,𝑊   𝑈,𝑎,𝑏,𝑥,𝑗

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑗,𝑎,𝑏)   + (𝑥,𝑗,𝑎,𝑏)   𝑆(𝑥,𝑗,𝑎,𝑏)   · (𝑥,𝑗,𝑎,𝑏)   𝐹(𝑥,𝑗,𝑎,𝑏)   𝑉(𝑥,𝑗,𝑎,𝑏)   𝑊(𝑗)   𝑋(𝑥,𝑗,𝑎,𝑏)

Proof of Theorem islssm

Dummy variable 𝑠 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lssset.f	. . . 4 ⊢ 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
2		lssset.b	. . . 4 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐹)
3		lssset.v	. . . 4 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
4		lssset.p	. . . 4 ⊢ + = (+g‘𝑊)
5		lssset.t	. . . 4 ⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
6		lssset.s	. . . 4 ⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
7	1, 2, 3, 4, 5, 6	lsssetm 13449	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → 𝑆 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠)})
8	7	eleq2d 2247	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → (𝑈 ∈ 𝑆 ↔ 𝑈 ∈ {𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠)}))
9		basfn 12522	. . . . . . 7 ⊢ Base Fn V
10		elex 2750	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → 𝑊 ∈ V)
11		funfvex 5534	. . . . . . . 8 ⊢ ((Fun Base ∧ 𝑊 ∈ dom Base) → (Base‘𝑊) ∈ V)
12	11	funfni 5318	. . . . . . 7 ⊢ ((Base Fn V ∧ 𝑊 ∈ V) → (Base‘𝑊) ∈ V)
13	9, 10, 12	sylancr 414	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → (Base‘𝑊) ∈ V)
14	3, 13	eqeltrid 2264	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → 𝑉 ∈ V)
15		elpw2g 4158	. . . . 5 ⊢ (𝑉 ∈ V → (𝑈 ∈ 𝒫 𝑉 ↔ 𝑈 ⊆ 𝑉))
16	14, 15	syl 14	. . . 4 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → (𝑈 ∈ 𝒫 𝑉 ↔ 𝑈 ⊆ 𝑉))
17	16	anbi1d 465	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → ((𝑈 ∈ 𝒫 𝑉 ∧ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈)) ↔ (𝑈 ⊆ 𝑉 ∧ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))))
18		eleq2 2241	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (𝑗 ∈ 𝑠 ↔ 𝑗 ∈ 𝑈))
19	18	exbidv 1825	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ↔ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈))
20		eleq2 2241	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠 ↔ ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))
21	20	raleqbi1dv 2681	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠 ↔ ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))
22	21	raleqbi1dv 2681	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠 ↔ ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))
23	22	ralbidv 2477	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))
24	19, 23	anbi12d 473	. . . 4 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → ((∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠) ↔ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈)))
25	24	elrab 2895	. . 3 ⊢ (𝑈 ∈ {𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠)} ↔ (𝑈 ∈ 𝒫 𝑉 ∧ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈)))
26		3anass 982	. . 3 ⊢ ((𝑈 ⊆ 𝑉 ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈) ↔ (𝑈 ⊆ 𝑉 ∧ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈)))
27	17, 25, 26	3bitr4g 223	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → (𝑈 ∈ {𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠)} ↔ (𝑈 ⊆ 𝑉 ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈)))
28	8, 27	bitrd 188	1 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → (𝑈 ∈ 𝑆 ↔ (𝑈 ⊆ 𝑉 ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 978   = wceq 1353  ∃wex 1492   ∈ wcel 2148  ∀wral 2455  {crab 2459  Vcvv 2739   ⊆ wss 3131  𝒫 cpw 3577   Fn wfn 5213  ‘cfv 5218  (class class class)co 5877  Basecbs 12464  +_gcplusg 12538  Scalarcsca 12541   ·_𝑠 cvsca 12542  LSubSpclss 13447

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-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-sep 4123  ax-pow 4176  ax-pr 4211  ax-un 4435  ax-cnex 7904  ax-resscn 7905  ax-1re 7907  ax-addrcl 7910

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 980  df-tru 1356  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ral 2460  df-rex 2461  df-rab 2464  df-v 2741  df-sbc 2965  df-csb 3060  df-un 3135  df-in 3137  df-ss 3144  df-pw 3579  df-sn 3600  df-pr 3601  df-op 3603  df-uni 3812  df-int 3847  df-br 4006  df-opab 4067  df-mpt 4068  df-id 4295  df-xp 4634  df-rel 4635  df-cnv 4636  df-co 4637  df-dm 4638  df-rn 4639  df-res 4640  df-iota 5180  df-fun 5220  df-fn 5221  df-fv 5226  df-ov 5880  df-inn 8922  df-ndx 12467  df-slot 12468  df-base 12470  df-lssm 13448

This theorem is referenced by:  islssmd  13451  lssssg  13452  lssclg  13456  lss0cl  13461  islss4  13474  lsspropdg  13522