Theorem aspval 21852

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 6841	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (Base‘𝑤) = (Base‘𝑊))
3		aspval.v	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
4	2, 3	eqtr4di 2790	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (Base‘𝑤) = 𝑉)
5	4	pweqd 4559	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → 𝒫 (Base‘𝑤) = 𝒫 𝑉)
6		fveq2 6841	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (SubRing‘𝑤) = (SubRing‘𝑊))
7		fveq2 6841	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (LSubSp‘𝑤) = (LSubSp‘𝑊))
8		aspval.l	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐿 = (LSubSp‘𝑊)
9	7, 8	eqtr4di 2790	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (LSubSp‘𝑤) = 𝐿)
10	6, 9	ineq12d 4162	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) = ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿))
11	10	rabeqdv 3405	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
12	11	inteqd 4895	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
13	5, 12	mpteq12dv 5173	. . . . . 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 21834	. . . . . 6 ⊢ AlgSpan = (𝑤 ∈ AssAlg ↦ (𝑠 ∈ 𝒫 (Base‘𝑤) ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
15	3	fvexi 6855	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑉 ∈ V
16	15	pwex 5323	. . . . . . 7 ⊢ 𝒫 𝑉 ∈ V
17	16	mptex 7178	. . . . . 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 2784	. . . 4 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝐴 = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
20	19	fveq1d 6843	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → (𝐴‘𝑆) = ((𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})‘𝑆))
21	20	adantr 480	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → (𝐴‘𝑆) = ((𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})‘𝑆))
22		eqid 2737	. . 3 ⊢ (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}) = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
23		sseq1 3948	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (𝑠 ⊆ 𝑡 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑡))
24	23	rabbidv 3397	. . . 4 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})
25	24	inteqd 4895	. . 3 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})
26		simpr 484	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → 𝑆 ⊆ 𝑉)
27	15	elpw2 5276	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ 𝒫 𝑉 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑉)
28	26, 27	sylibr 234	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → 𝑆 ∈ 𝒫 𝑉)
29		assaring 21841	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑊 ∈ Ring)
30	3	subrgid 20550	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ Ring → 𝑉 ∈ (SubRing‘𝑊))
31	29, 30	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ (SubRing‘𝑊))
32		assalmod 21840	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑊 ∈ LMod)
33	3, 8	lss1 20933	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑉 ∈ 𝐿)
34	32, 33	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ 𝐿)
35	31, 34	elind 4141	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿))
36		sseq2 3949	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑉 → (𝑆 ⊆ 𝑡 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑉))
37	36	rspcev 3565	. . . . 5 ⊢ ((𝑉 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ∃𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿)𝑆 ⊆ 𝑡)
38	35, 37	sylan 581	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ∃𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿)𝑆 ⊆ 𝑡)
39		intexrab 5289	. . . 4 ⊢ (∃𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿)𝑆 ⊆ 𝑡 ↔ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡} ∈ V)
40	38, 39	sylib 218	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡} ∈ V)
41	22, 25, 28, 40	fvmptd3 6972	. 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 2772	1 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → (𝐴‘𝑆) = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∃wrex 3062  {crab 3390  Vcvv 3430   ∩ cin 3889   ⊆ wss 3890  𝒫 cpw 4542  ∩ cint 4890   ↦ cmpt 5167  ‘cfv 6499  Basecbs 17179  Ringcrg 20214  SubRingcsubrg 20546  LModclmod 20855  LSubSpclss 20926  AssAlgcasa 21830  AlgSpancasp 21831

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 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5213  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5308  ax-pr 5376  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6266  df-ord 6327  df-on 6328  df-lim 6329  df-suc 6330  df-iota 6455  df-fun 6501  df-fn 6502  df-f 6503  df-f1 6504  df-fo 6505  df-f1o 6506  df-fv 6507  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-nn 12175  df-2 12244  df-sets 17134  df-slot 17152  df-ndx 17164  df-base 17180  df-ress 17201  df-plusg 17233  df-0g 17404  df-mgm 18608  df-sgrp 18687  df-mnd 18703  df-grp 18912  df-mgp 20122  df-ur 20163  df-ring 20216  df-subrg 20547  df-lmod 20857  df-lss 20927  df-assa 21833  df-asp 21834

This theorem is referenced by:  asplss  21853  aspid  21854  aspsubrg  21855  aspss  21856  aspssid  21857  aspval2  21878