Theorem islssmg 14235

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.) Use islssm 14234 instead. (New usage is discouraged.)

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
islssmg	⊢ (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 islssmg

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 14233	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → 𝑆 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠)})
8	7	eleq2d 2277	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → (𝑈 ∈ 𝑆 ↔ 𝑈 ∈ {𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠)}))
9		basfn 13005	. . . . . . 7 ⊢ Base Fn V
10		elex 2788	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → 𝑊 ∈ V)
11		funfvex 5616	. . . . . . . 8 ⊢ ((Fun Base ∧ 𝑊 ∈ dom Base) → (Base‘𝑊) ∈ V)
12	11	funfni 5395	. . . . . . 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 2294	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → 𝑉 ∈ V)
15		elpw2g 4216	. . . . 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 2271	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (𝑗 ∈ 𝑠 ↔ 𝑗 ∈ 𝑈))
19	18	exbidv 1849	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ↔ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈))
20		eleq2 2271	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠 ↔ ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))
21	20	raleqbi1dv 2717	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠 ↔ ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))
22	21	raleqbi1dv 2717	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠 ↔ ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))
23	22	ralbidv 2508	. . . . 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 2936	. . 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 985	. . 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 981   = wceq 1373  ∃wex 1516   ∈ wcel 2178  ∀wral 2486  {crab 2490  Vcvv 2776   ⊆ wss 3174  𝒫 cpw 3626   Fn wfn 5285  ‘cfv 5290  (class class class)co 5967  Basecbs 12947  +_gcplusg 13024  Scalarcsca 13027   ·_𝑠 cvsca 13028  LSubSpclss 14229

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 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2180  ax-14 2181  ax-ext 2189  ax-sep 4178  ax-pow 4234  ax-pr 4269  ax-un 4498  ax-cnex 8051  ax-resscn 8052  ax-1re 8054  ax-addrcl 8057

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 983  df-tru 1376  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2194  df-cleq 2200  df-clel 2203  df-nfc 2339  df-ral 2491  df-rex 2492  df-rab 2495  df-v 2778  df-sbc 3006  df-csb 3102  df-un 3178  df-in 3180  df-ss 3187  df-pw 3628  df-sn 3649  df-pr 3650  df-op 3652  df-uni 3865  df-int 3900  df-br 4060  df-opab 4122  df-mpt 4123  df-id 4358  df-xp 4699  df-rel 4700  df-cnv 4701  df-co 4702  df-dm 4703  df-rn 4704  df-res 4705  df-iota 5251  df-fun 5292  df-fn 5293  df-fv 5298  df-ov 5970  df-inn 9072  df-ndx 12950  df-slot 12951  df-base 12953  df-lssm 14230

This theorem is referenced by:  islssmd  14236  lssssg  14237  lssclg  14241  lss0cl  14246  islss4  14259  lsspropdg  14308