Theorem aspval 21893

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 6852	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (Base‘𝑤) = (Base‘𝑊))
3		aspval.v	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
4	2, 3	eqtr4di 2805	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (Base‘𝑤) = 𝑉)
5	4	pweqd 4562	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → 𝒫 (Base‘𝑤) = 𝒫 𝑉)
6		fveq2 6852	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (SubRing‘𝑤) = (SubRing‘𝑊))
7		fveq2 6852	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (LSubSp‘𝑤) = (LSubSp‘𝑊))
8		aspval.l	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐿 = (LSubSp‘𝑊)
9	7, 8	eqtr4di 2805	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (LSubSp‘𝑤) = 𝐿)
10	6, 9	ineq12d 4164	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) = ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿))
11	10	rabeqdv 3419	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
12	11	inteqd 4900	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
13	5, 12	mpteq12dv 5177	. . . . . 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 21875	. . . . . 6 ⊢ AlgSpan = (𝑤 ∈ AssAlg ↦ (𝑠 ∈ 𝒫 (Base‘𝑤) ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
15	3	fvexi 6866	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑉 ∈ V
16	15	pwex 5327	. . . . . . 7 ⊢ 𝒫 𝑉 ∈ V
17	16	mptex 7192	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}) ∈ V
18	13, 14, 17	fvmpt 6960	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → (AlgSpan‘𝑊) = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
19	1, 18	eqtrid 2799	. . . 4 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝐴 = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
20	19	fveq1d 6854	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → (𝐴‘𝑆) = ((𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})‘𝑆))
21	20	adantr 483	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → (𝐴‘𝑆) = ((𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})‘𝑆))
22		eqid 2752	. . 3 ⊢ (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}) = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
23		sseq1 3952	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (𝑠 ⊆ 𝑡 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑡))
24	23	rabbidv 3411	. . . 4 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})
25	24	inteqd 4900	. . 3 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})
26	15	elpw2 5280	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ 𝒫 𝑉 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑉)
27	26	bilanri 509	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → 𝑆 ∈ 𝒫 𝑉)
28		assaring 21882	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑊 ∈ Ring)
29	3	subrgid 20591	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ Ring → 𝑉 ∈ (SubRing‘𝑊))
30	28, 29	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ (SubRing‘𝑊))
31		assalmod 21881	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑊 ∈ LMod)
32	3, 8	lss1 20974	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑉 ∈ 𝐿)
33	31, 32	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ 𝐿)
34	30, 33	elind 4143	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿))
35		sseq2 3953	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑉 → (𝑆 ⊆ 𝑡 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑉))
36	35	rspcev 3572	. . . . 5 ⊢ ((𝑉 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ∃𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿)𝑆 ⊆ 𝑡)
37	34, 36	sylan 588	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ∃𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿)𝑆 ⊆ 𝑡)
38		intexrab 5293	. . . 4 ⊢ (∃𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿)𝑆 ⊆ 𝑡 ↔ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡} ∈ V)
39	37, 38	sylib 220	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡} ∈ V)
40	22, 25, 27, 39	fvmptd3 6984	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ((𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})‘𝑆) = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})
41	21, 40	eqtrd 2787	1 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → (𝐴‘𝑆) = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1550   ∈ wcel 2132  ∃wrex 3076  {crab 3404  Vcvv 3444   ∩ cin 3894   ⊆ wss 3895  𝒫 cpw 4545  ∩ cint 4895   ↦ cmpt 5171  ‘cfv 6506  Basecbs 17217  Ringcrg 20251  SubRingcsubrg 20587  LModclmod 20896  LSubSpclss 20967  AssAlgcasa 21871  AlgSpancasp 21872

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1805  ax-4 1819  ax-5 1920  ax-6 1977  ax-7 2018  ax-8 2134  ax-9 2142  ax-10 2165  ax-11 2181  ax-12 2202  ax-ext 2724  ax-rep 5217  ax-sep 5236  ax-nul 5246  ax-pow 5312  ax-pr 5380  ax-un 7703  ax-cnex 11115  ax-resscn 11116  ax-1cn 11117  ax-icn 11118  ax-addcl 11119  ax-addrcl 11120  ax-mulcl 11121  ax-mulrcl 11122  ax-mulcom 11123  ax-addass 11124  ax-mulass 11125  ax-distr 11126  ax-i2m1 11127  ax-1ne0 11128  ax-1rid 11129  ax-rnegex 11130  ax-rrecex 11131  ax-cnre 11132  ax-pre-lttri 11133  ax-pre-lttrn 11134  ax-pre-ltadd 11135  ax-pre-mulgt0 11136

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 857  df-3or 1096  df-3an 1097  df-tru 1553  df-fal 1563  df-ex 1790  df-nf 1794  df-sb 2081  df-mo 2556  df-eu 2586  df-clab 2731  df-cleq 2744  df-clel 2827  df-nfc 2901  df-ne 2948  df-nel 3052  df-ral 3067  df-rex 3077  df-rmo 3357  df-reu 3358  df-rab 3405  df-v 3446  df-sbc 3736  df-csb 3844  df-dif 3898  df-un 3900  df-in 3902  df-ss 3912  df-pss 3915  df-nul 4277  df-if 4471  df-pw 4547  df-sn 4573  df-pr 4575  df-op 4579  df-uni 4856  df-int 4896  df-iun 4941  df-br 5091  df-opab 5153  df-mpt 5172  df-tr 5198  df-id 5531  df-eprel 5536  df-po 5544  df-so 5545  df-fr 5589  df-we 5591  df-xp 5642  df-rel 5643  df-cnv 5644  df-co 5645  df-dm 5646  df-rn 5647  df-res 5648  df-ima 5649  df-pred 6273  df-ord 6334  df-on 6335  df-lim 6336  df-suc 6337  df-iota 6462  df-fun 6508  df-fn 6509  df-f 6510  df-f1 6511  df-fo 6512  df-f1o 6513  df-fv 6514  df-riota 7338  df-ov 7384  df-oprab 7385  df-mpo 7386  df-om 7832  df-2nd 7956  df-frecs 8246  df-wrecs 8277  df-recs 8326  df-rdg 8365  df-er 8662  df-en 8913  df-dom 8914  df-sdom 8915  df-pnf 11204  df-mnf 11205  df-xr 11206  df-ltxr 11207  df-le 11208  df-sub 11402  df-neg 11403  df-nn 12197  df-2 12266  df-sets 17172  df-slot 17190  df-ndx 17202  df-base 17218  df-ress 17239  df-plusg 17271  df-0g 17442  df-mgm 18646  df-sgrp 18725  df-mnd 18741  df-grp 18950  df-mgp 20159  df-ur 20200  df-ring 20253  df-subrg 20588  df-lmod 20898  df-lss 20968  df-assa 21874  df-asp 21875

This theorem is referenced by:  asplss  21894  aspid  21895  aspsubrg  21896  aspss  21897  aspssid  21898  aspval2  21919