Theorem aspval 21276

Description: Value of the algebraic closure operation inside an associative algebra. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Jan-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
aspval.a	⊢ 𝐴 = (AlgSpan‘𝑊)
aspval.v	⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
aspval.l	⊢ 𝐿 = (LSubSp‘𝑊)

Assertion

Ref	Expression
aspval	⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → (𝐴‘𝑆) = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})

Distinct variable groups:   𝑡,𝐿   𝑡,𝑆   𝑡,𝑉   𝑡,𝑊

Allowed substitution hint:   𝐴(𝑡)

Proof of Theorem aspval

Dummy variables 𝑠 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		aspval.a	. . . . 5 ⊢ 𝐴 = (AlgSpan‘𝑊)
2		fveq2 6842	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (Base‘𝑤) = (Base‘𝑊))
3		aspval.v	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
4	2, 3	eqtr4di 2794	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (Base‘𝑤) = 𝑉)
5	4	pweqd 4577	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → 𝒫 (Base‘𝑤) = 𝒫 𝑉)
6		fveq2 6842	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (SubRing‘𝑤) = (SubRing‘𝑊))
7		fveq2 6842	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (LSubSp‘𝑤) = (LSubSp‘𝑊))
8		aspval.l	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐿 = (LSubSp‘𝑊)
9	7, 8	eqtr4di 2794	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (LSubSp‘𝑤) = 𝐿)
10	6, 9	ineq12d 4173	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) = ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿))
11	10	rabeqdv 3422	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
12	11	inteqd 4912	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
13	5, 12	mpteq12dv 5196	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (𝑠 ∈ 𝒫 (Base‘𝑤) ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}) = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
14		df-asp 21260	. . . . . 6 ⊢ AlgSpan = (𝑤 ∈ AssAlg ↦ (𝑠 ∈ 𝒫 (Base‘𝑤) ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
15	3	fvexi 6856	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑉 ∈ V
16	15	pwex 5335	. . . . . . 7 ⊢ 𝒫 𝑉 ∈ V
17	16	mptex 7173	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}) ∈ V
18	13, 14, 17	fvmpt 6948	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → (AlgSpan‘𝑊) = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
19	1, 18	eqtrid 2788	. . . 4 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝐴 = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
20	19	fveq1d 6844	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → (𝐴‘𝑆) = ((𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})‘𝑆))
21	20	adantr 481	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → (𝐴‘𝑆) = ((𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})‘𝑆))
22		eqid 2736	. . 3 ⊢ (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}) = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
23		sseq1 3969	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (𝑠 ⊆ 𝑡 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑡))
24	23	rabbidv 3415	. . . 4 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})
25	24	inteqd 4912	. . 3 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})
26		simpr 485	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → 𝑆 ⊆ 𝑉)
27	15	elpw2 5302	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ 𝒫 𝑉 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑉)
28	26, 27	sylibr 233	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → 𝑆 ∈ 𝒫 𝑉)
29		assaring 21267	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑊 ∈ Ring)
30	3	subrgid 20224	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ Ring → 𝑉 ∈ (SubRing‘𝑊))
31	29, 30	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ (SubRing‘𝑊))
32		assalmod 21266	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑊 ∈ LMod)
33	3, 8	lss1 20399	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑉 ∈ 𝐿)
34	32, 33	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ 𝐿)
35	31, 34	elind 4154	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿))
36		sseq2 3970	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑉 → (𝑆 ⊆ 𝑡 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑉))
37	36	rspcev 3581	. . . . 5 ⊢ ((𝑉 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ∃𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿)𝑆 ⊆ 𝑡)
38	35, 37	sylan 580	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ∃𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿)𝑆 ⊆ 𝑡)
39		intexrab 5297	. . . 4 ⊢ (∃𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿)𝑆 ⊆ 𝑡 ↔ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡} ∈ V)
40	38, 39	sylib 217	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡} ∈ V)
41	22, 25, 28, 40	fvmptd3 6971	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ((𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})‘𝑆) = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})
42	21, 41	eqtrd 2776	1 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → (𝐴‘𝑆) = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  ∃wrex 3073  {crab 3407  Vcvv 3445   ∩ cin 3909   ⊆ wss 3910  𝒫 cpw 4560  ∩ cint 4907   ↦ cmpt 5188  ‘cfv 6496  Basecbs 17083  Ringcrg 19964  SubRingcsubrg 20218  LModclmod 20322  LSubSpclss 20392  AssAlgcasa 21256  AlgSpancasp 21257

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-op 4593  df-uni 4866  df-int 4908  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7803  df-2nd 7922  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-er 8648  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-nn 12154  df-2 12216  df-sets 17036  df-slot 17054  df-ndx 17066  df-base 17084  df-ress 17113  df-plusg 17146  df-0g 17323  df-mgm 18497  df-sgrp 18546  df-mnd 18557  df-grp 18751  df-mgp 19897  df-ur 19914  df-ring 19966  df-subrg 20220  df-lmod 20324  df-lss 20393  df-assa 21259  df-asp 21260

This theorem is referenced by:  asplss  21277  aspid  21278  aspsubrg  21279  aspss  21280  aspssid  21281  aspval2  21301