Theorem islssmg 13674

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 13673 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 13672	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → 𝑆 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠)})
8	7	eleq2d 2259	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → (𝑈 ∈ 𝑆 ↔ 𝑈 ∈ {𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ∣ (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠)}))
9		basfn 12570	. . . . . . 7 ⊢ Base Fn V
10		elex 2763	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → 𝑊 ∈ V)
11		funfvex 5551	. . . . . . . 8 ⊢ ((Fun Base ∧ 𝑊 ∈ dom Base) → (Base‘𝑊) ∈ V)
12	11	funfni 5335	. . . . . . 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 2276	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ 𝑋 → 𝑉 ∈ V)
15		elpw2g 4174	. . . . 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 2253	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (𝑗 ∈ 𝑠 ↔ 𝑗 ∈ 𝑈))
19	18	exbidv 1836	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑠 ↔ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑈))
20		eleq2 2253	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠 ↔ ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))
21	20	raleqbi1dv 2694	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠 ↔ ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))
22	21	raleqbi1dv 2694	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 = 𝑈 → (∀𝑎 ∈ 𝑠 ∀𝑏 ∈ 𝑠 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑠 ↔ ∀𝑎 ∈ 𝑈 ∀𝑏 ∈ 𝑈 ((𝑥 · 𝑎) + 𝑏) ∈ 𝑈))
23	22	ralbidv 2490	. . . . 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 2908	. . 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 984	. . 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 980   = wceq 1364  ∃wex 1503   ∈ wcel 2160  ∀wral 2468  {crab 2472  Vcvv 2752   ⊆ wss 3144  𝒫 cpw 3590   Fn wfn 5230  ‘cfv 5235  (class class class)co 5896  Basecbs 12512  +_gcplusg 12589  Scalarcsca 12592   ·_𝑠 cvsca 12593  LSubSpclss 13668

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 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 2162  ax-14 2163  ax-ext 2171  ax-sep 4136  ax-pow 4192  ax-pr 4227  ax-un 4451  ax-cnex 7932  ax-resscn 7933  ax-1re 7935  ax-addrcl 7938

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 982  df-tru 1367  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2041  df-mo 2042  df-clab 2176  df-cleq 2182  df-clel 2185  df-nfc 2321  df-ral 2473  df-rex 2474  df-rab 2477  df-v 2754  df-sbc 2978  df-csb 3073  df-un 3148  df-in 3150  df-ss 3157  df-pw 3592  df-sn 3613  df-pr 3614  df-op 3616  df-uni 3825  df-int 3860  df-br 4019  df-opab 4080  df-mpt 4081  df-id 4311  df-xp 4650  df-rel 4651  df-cnv 4652  df-co 4653  df-dm 4654  df-rn 4655  df-res 4656  df-iota 5196  df-fun 5237  df-fn 5238  df-fv 5243  df-ov 5899  df-inn 8950  df-ndx 12515  df-slot 12516  df-base 12518  df-lssm 13669

This theorem is referenced by:  islssmd  13675  lssssg  13676  lssclg  13680  lss0cl  13685  islss4  13698  lsspropdg  13747