Theorem lssintclm 13883

Description: The intersection of an inhabited set of subspaces is a subspace. (Contributed by NM, 8-Dec-2013.) (Revised by Mario Carneiro, 19-Jun-2014.)

Hypothesis

Ref	Expression
lssintcl.s	⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)

Assertion

Ref	Expression
lssintclm	⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∩ 𝐴 ∈ 𝑆)

Distinct variable groups:   𝑤,𝐴   𝑤,𝑊

Allowed substitution hint:   𝑆(𝑤)

Proof of Theorem lssintclm

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqidd 2194	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊))
2		eqidd 2194	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑊)))
3		eqidd 2194	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊))
4		eqidd 2194	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → (+g‘𝑊) = (+g‘𝑊))
5		eqidd 2194	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊))
6		lssintcl.s	. . 3 ⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
7	6	a1i 9	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → 𝑆 = (LSubSp‘𝑊))
8		intssuni2m 3895	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∩ 𝐴 ⊆ ∪ 𝑆)
9	8	3adant1 1017	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∩ 𝐴 ⊆ ∪ 𝑆)
10		eqid 2193	. . . . . . . . 9 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
11	10, 6	lssssg 13859	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ⊆ (Base‘𝑊))
12		velpw 3609	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ 𝒫 (Base‘𝑊) ↔ 𝑦 ⊆ (Base‘𝑊))
13	11, 12	sylibr 134	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ 𝒫 (Base‘𝑊))
14	13	ex 115	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → (𝑦 ∈ 𝑆 → 𝑦 ∈ 𝒫 (Base‘𝑊)))
15	14	ssrdv 3186	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑆 ⊆ 𝒫 (Base‘𝑊))
16		sspwuni 3998	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝒫 (Base‘𝑊) ↔ ∪ 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
17	15, 16	sylib 122	. . . 4 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → ∪ 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
18	17	3ad2ant1 1020	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∪ 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
19	9, 18	sstrd 3190	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∩ 𝐴 ⊆ (Base‘𝑊))
20		simpl1 1002	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑊 ∈ LMod)
21		simp2 1000	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → 𝐴 ⊆ 𝑆)
22	21	sselda 3180	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ 𝑆)
23		eqid 2193	. . . . . . 7 ⊢ (0g‘𝑊) = (0g‘𝑊)
24	23, 6	lss0cl 13868	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (0g‘𝑊) ∈ 𝑦)
25	20, 22, 24	syl2anc 411	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → (0g‘𝑊) ∈ 𝑦)
26	25	ralrimiva 2567	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∀𝑦 ∈ 𝐴 (0g‘𝑊) ∈ 𝑦)
27	10, 23	lmod0vcl 13816	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → (0g‘𝑊) ∈ (Base‘𝑊))
28		elintg 3879	. . . . . 6 ⊢ ((0g‘𝑊) ∈ (Base‘𝑊) → ((0g‘𝑊) ∈ ∩ 𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (0g‘𝑊) ∈ 𝑦))
29	27, 28	syl 14	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → ((0g‘𝑊) ∈ ∩ 𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (0g‘𝑊) ∈ 𝑦))
30	29	3ad2ant1 1020	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ((0g‘𝑊) ∈ ∩ 𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 (0g‘𝑊) ∈ 𝑦))
31	26, 30	mpbird 167	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → (0g‘𝑊) ∈ ∩ 𝐴)
32		elex2 2776	. . 3 ⊢ ((0g‘𝑊) ∈ ∩ 𝐴 → ∃𝑤 𝑤 ∈ ∩ 𝐴)
33	31, 32	syl 14	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∃𝑤 𝑤 ∈ ∩ 𝐴)
34	20	adantlr 477	. . . . 5 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑊 ∈ LMod)
35	22	adantlr 477	. . . . 5 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ 𝑆)
36		simplr1 1041	. . . . 5 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)))
37		simplr2 1042	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑎 ∈ ∩ 𝐴)
38		simpr 110	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ 𝐴)
39		elinti 3880	. . . . . 6 ⊢ (𝑎 ∈ ∩ 𝐴 → (𝑦 ∈ 𝐴 → 𝑎 ∈ 𝑦))
40	37, 38, 39	sylc 62	. . . . 5 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑎 ∈ 𝑦)
41		simplr3 1043	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)
42		elinti 3880	. . . . . 6 ⊢ (𝑏 ∈ ∩ 𝐴 → (𝑦 ∈ 𝐴 → 𝑏 ∈ 𝑦))
43	41, 38, 42	sylc 62	. . . . 5 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑏 ∈ 𝑦)
44		eqid 2193	. . . . . 6 ⊢ (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊)
45		eqid 2193	. . . . . 6 ⊢ (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑊))
46		eqid 2193	. . . . . 6 ⊢ (+g‘𝑊) = (+g‘𝑊)
47		eqid 2193	. . . . . 6 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊)
48	44, 45, 46, 47, 6	lssclg 13863	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑦 ∈ 𝑆 ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ 𝑦 ∧ 𝑏 ∈ 𝑦)) → ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ 𝑦)
49	34, 35, 36, 40, 43, 48	syl113anc 1261	. . . 4 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ 𝑦)
50	49	ralrimiva 2567	. . 3 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) → ∀𝑦 ∈ 𝐴 ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ 𝑦)
51		vex 2763	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑥 ∈ V
52	51	a1i 9	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑥 ∈ V)
53		vscaslid 12783	. . . . . . . . 9 ⊢ ( ·𝑠 = Slot ( ·𝑠 ‘ndx) ∧ ( ·𝑠 ‘ndx) ∈ ℕ)
54	53	slotex 12648	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → ( ·𝑠 ‘𝑊) ∈ V)
55		vex 2763	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑎 ∈ V
56	55	a1i 9	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑎 ∈ V)
57		ovexg 5953	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ V ∧ ( ·𝑠 ‘𝑊) ∈ V ∧ 𝑎 ∈ V) → (𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎) ∈ V)
58	52, 54, 56, 57	syl3anc 1249	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → (𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎) ∈ V)
59		plusgslid 12733	. . . . . . . 8 ⊢ (+g = Slot (+g‘ndx) ∧ (+g‘ndx) ∈ ℕ)
60	59	slotex 12648	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → (+g‘𝑊) ∈ V)
61		vex 2763	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑏 ∈ V
62	61	a1i 9	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑏 ∈ V)
63		ovexg 5953	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎) ∈ V ∧ (+g‘𝑊) ∈ V ∧ 𝑏 ∈ V) → ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ V)
64	58, 60, 62, 63	syl3anc 1249	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ V)
65		elintg 3879	. . . . . 6 ⊢ (((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ V → (((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ ∩ 𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ 𝑦))
66	64, 65	syl 14	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → (((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ ∩ 𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ 𝑦))
67	66	3ad2ant1 1020	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → (((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ ∩ 𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ 𝑦))
68	67	adantr 276	. . 3 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) → (((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ ∩ 𝐴 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐴 ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ 𝑦))
69	50, 68	mpbird 167	. 2 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) → ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ ∩ 𝐴)
70		simp1 999	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → 𝑊 ∈ LMod)
71	1, 2, 3, 4, 5, 7, 19, 33, 69, 70	islssmd 13858	1 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∩ 𝐴 ∈ 𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 980   = wceq 1364  ∃wex 1503   ∈ wcel 2164  ∀wral 2472  Vcvv 2760   ⊆ wss 3154  𝒫 cpw 3602  ∪ cuni 3836  ∩ cint 3871  ‘cfv 5255  (class class class)co 5919  Basecbs 12621  +_gcplusg 12698  Scalarcsca 12701   ·_𝑠 cvsca 12702  0_gc0g 12870  LModclmod 13786  LSubSpclss 13851

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-1st 6195  df-2nd 6196  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-sbg 13080  df-mgp 13420  df-ur 13459  df-ring 13497  df-lmod 13788  df-lssm 13852

This theorem is referenced by:  lssincl  13884  lspf  13888