Theorem lssintclm 14417

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 2232	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊))
2		eqidd 2232	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑊)))
3		eqidd 2232	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊))
4		eqidd 2232	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → (+g‘𝑊) = (+g‘𝑊))
5		eqidd 2232	. 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 3952	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∩ 𝐴 ⊆ ∪ 𝑆)
9	8	3adant1 1041	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∩ 𝐴 ⊆ ∪ 𝑆)
10		eqid 2231	. . . . . . . . 9 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
11	10, 6	lssssg 14393	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ⊆ (Base‘𝑊))
12		velpw 3659	. . . . . . . 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 3233	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑆 ⊆ 𝒫 (Base‘𝑊))
16		sspwuni 4055	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝒫 (Base‘𝑊) ↔ ∪ 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
17	15, 16	sylib 122	. . . 4 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → ∪ 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
18	17	3ad2ant1 1044	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∪ 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
19	9, 18	sstrd 3237	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∩ 𝐴 ⊆ (Base‘𝑊))
20		simpl1 1026	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑊 ∈ LMod)
21		simp2 1024	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → 𝐴 ⊆ 𝑆)
22	21	sselda 3227	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑦 ∈ 𝑆)
23		eqid 2231	. . . . . . 7 ⊢ (0g‘𝑊) = (0g‘𝑊)
24	23, 6	lss0cl 14402	. . . . . 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 2605	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∀𝑦 ∈ 𝐴 (0g‘𝑊) ∈ 𝑦)
27	10, 23	lmod0vcl 14350	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → (0g‘𝑊) ∈ (Base‘𝑊))
28		elintg 3936	. . . . . 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 1044	. . . 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 2819	. . 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 1065	. . . . 5 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)))
37		simplr2 1066	. . . . . 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 3937	. . . . . 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 1067	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑎 ∈ ∩ 𝐴 ∧ 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)) ∧ 𝑦 ∈ 𝐴) → 𝑏 ∈ ∩ 𝐴)
42		elinti 3937	. . . . . 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 2231	. . . . . 6 ⊢ (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊)
45		eqid 2231	. . . . . 6 ⊢ (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑊))
46		eqid 2231	. . . . . 6 ⊢ (+g‘𝑊) = (+g‘𝑊)
47		eqid 2231	. . . . . 6 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊)
48	44, 45, 46, 47, 6	lssclg 14397	. . . . 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 1285	. . . 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 2605	. . 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 2805	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑥 ∈ V
52	51	a1i 9	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑥 ∈ V)
53		vscaslid 13264	. . . . . . . . 9 ⊢ ( ·𝑠 = Slot ( ·𝑠 ‘ndx) ∧ ( ·𝑠 ‘ndx) ∈ ℕ)
54	53	slotex 13127	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → ( ·𝑠 ‘𝑊) ∈ V)
55		vex 2805	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑎 ∈ V
56	55	a1i 9	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑎 ∈ V)
57		ovexg 6052	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ V ∧ ( ·𝑠 ‘𝑊) ∈ V ∧ 𝑎 ∈ V) → (𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎) ∈ V)
58	52, 54, 56, 57	syl3anc 1273	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → (𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎) ∈ V)
59		plusgslid 13213	. . . . . . . 8 ⊢ (+g = Slot (+g‘ndx) ∧ (+g‘ndx) ∈ ℕ)
60	59	slotex 13127	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → (+g‘𝑊) ∈ V)
61		vex 2805	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑏 ∈ V
62	61	a1i 9	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑏 ∈ V)
63		ovexg 6052	. . . . . . 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 1273	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → ((𝑥( ·𝑠 ‘𝑊)𝑎)(+g‘𝑊)𝑏) ∈ V)
65		elintg 3936	. . . . . 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 1044	. . . 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 1023	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → 𝑊 ∈ LMod)
71	1, 2, 3, 4, 5, 7, 19, 33, 69, 70	islssmd 14392	1 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴 ⊆ 𝑆 ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐴) → ∩ 𝐴 ∈ 𝑆)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 1004   = wceq 1397  ∃wex 1540   ∈ wcel 2202  ∀wral 2510  Vcvv 2802   ⊆ wss 3200  𝒫 cpw 3652  ∪ cuni 3893  ∩ cint 3928  ‘cfv 5326  (class class class)co 6018  Basecbs 13100  +_gcplusg 13178  Scalarcsca 13181   ·_𝑠 cvsca 13182  0_gc0g 13357  LModclmod 14320  LSubSpclss 14385

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 619  ax-in2 620  ax-io 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4204  ax-sep 4207  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-cnex 8123  ax-resscn 8124  ax-1cn 8125  ax-1re 8126  ax-icn 8127  ax-addcl 8128  ax-addrcl 8129  ax-mulcl 8130  ax-addcom 8132  ax-addass 8134  ax-i2m1 8137  ax-0lt1 8138  ax-0id 8140  ax-rnegex 8141  ax-pre-ltirr 8144  ax-pre-ltadd 8148

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-nel 2498  df-ral 2515  df-rex 2516  df-reu 2517  df-rmo 2518  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-csb 3128  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-nul 3495  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-iun 3972  df-br 4089  df-opab 4151  df-mpt 4152  df-id 4390  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-rn 4736  df-res 4737  df-ima 4738  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fn 5329  df-f 5330  df-f1 5331  df-fo 5332  df-f1o 5333  df-fv 5334  df-riota 5971  df-ov 6021  df-oprab 6022  df-mpo 6023  df-1st 6303  df-2nd 6304  df-pnf 8216  df-mnf 8217  df-ltxr 8219  df-inn 9144  df-2 9202  df-3 9203  df-4 9204  df-5 9205  df-6 9206  df-ndx 13103  df-slot 13104  df-base 13106  df-sets 13107  df-plusg 13191  df-mulr 13192  df-sca 13194  df-vsca 13195  df-0g 13359  df-mgm 13457  df-sgrp 13503  df-mnd 13518  df-grp 13604  df-minusg 13605  df-sbg 13606  df-mgp 13953  df-ur 13992  df-ring 14030  df-lmod 14322  df-lssm 14386

This theorem is referenced by:  lssincl  14418  lspf  14422