Theorem aspval 21788

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 6860	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (Base‘𝑤) = (Base‘𝑊))
3		aspval.v	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
4	2, 3	eqtr4di 2783	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (Base‘𝑤) = 𝑉)
5	4	pweqd 4582	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → 𝒫 (Base‘𝑤) = 𝒫 𝑉)
6		fveq2 6860	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (SubRing‘𝑤) = (SubRing‘𝑊))
7		fveq2 6860	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (LSubSp‘𝑤) = (LSubSp‘𝑊))
8		aspval.l	. . . . . . . . . . 11 ⊢ 𝐿 = (LSubSp‘𝑊)
9	7, 8	eqtr4di 2783	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → (LSubSp‘𝑤) = 𝐿)
10	6, 9	ineq12d 4186	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) = ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿))
11	10	rabeqdv 3424	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑤 = 𝑊 → {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
12	11	inteqd 4917	. . . . . . 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 21769	. . . . . 6 ⊢ AlgSpan = (𝑤 ∈ AssAlg ↦ (𝑠 ∈ 𝒫 (Base‘𝑤) ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑤) ∩ (LSubSp‘𝑤)) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
15	3	fvexi 6874	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑉 ∈ V
16	15	pwex 5337	. . . . . . 7 ⊢ 𝒫 𝑉 ∈ V
17	16	mptex 7199	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}) ∈ V
18	13, 14, 17	fvmpt 6970	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → (AlgSpan‘𝑊) = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
19	1, 18	eqtrid 2777	. . . 4 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝐴 = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}))
20	19	fveq1d 6862	. . 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 2730	. . 3 ⊢ (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡}) = (𝑠 ∈ 𝒫 𝑉 ↦ ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡})
23		sseq1 3974	. . . . 5 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → (𝑠 ⊆ 𝑡 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑡))
24	23	rabbidv 3416	. . . 4 ⊢ (𝑠 = 𝑆 → {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑠 ⊆ 𝑡} = {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})
25	24	inteqd 4917	. . 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 5291	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ 𝒫 𝑉 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑉)
28	26, 27	sylibr 234	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → 𝑆 ∈ 𝒫 𝑉)
29		assaring 21776	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑊 ∈ Ring)
30	3	subrgid 20488	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ Ring → 𝑉 ∈ (SubRing‘𝑊))
31	29, 30	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ (SubRing‘𝑊))
32		assalmod 21775	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑊 ∈ LMod)
33	3, 8	lss1 20850	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑉 ∈ 𝐿)
34	32, 33	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ 𝐿)
35	31, 34	elind 4165	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ AssAlg → 𝑉 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿))
36		sseq2 3975	. . . . . 6 ⊢ (𝑡 = 𝑉 → (𝑆 ⊆ 𝑡 ↔ 𝑆 ⊆ 𝑉))
37	36	rspcev 3591	. . . . 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 5304	. . . 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 6993	. 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 2765	1 ⊢ ((𝑊 ∈ AssAlg ∧ 𝑆 ⊆ 𝑉) → (𝐴‘𝑆) = ∩ {𝑡 ∈ ((SubRing‘𝑊) ∩ 𝐿) ∣ 𝑆 ⊆ 𝑡})

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  ∃wrex 3054  {crab 3408  Vcvv 3450   ∩ cin 3915   ⊆ wss 3916  𝒫 cpw 4565  ∩ cint 4912   ↦ cmpt 5190  ‘cfv 6513  Basecbs 17185  Ringcrg 20148  SubRingcsubrg 20484  LModclmod 20772  LSubSpclss 20843  AssAlgcasa 21765  AlgSpancasp 21766

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2702  ax-rep 5236  ax-sep 5253  ax-nul 5263  ax-pow 5322  ax-pr 5389  ax-un 7713  ax-cnex 11130  ax-resscn 11131  ax-1cn 11132  ax-icn 11133  ax-addcl 11134  ax-addrcl 11135  ax-mulcl 11136  ax-mulrcl 11137  ax-mulcom 11138  ax-addass 11139  ax-mulass 11140  ax-distr 11141  ax-i2m1 11142  ax-1ne0 11143  ax-1rid 11144  ax-rnegex 11145  ax-rrecex 11146  ax-cnre 11147  ax-pre-lttri 11148  ax-pre-lttrn 11149  ax-pre-ltadd 11150  ax-pre-mulgt0 11151

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3756  df-csb 3865  df-dif 3919  df-un 3921  df-in 3923  df-ss 3933  df-pss 3936  df-nul 4299  df-if 4491  df-pw 4567  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4874  df-int 4913  df-iun 4959  df-br 5110  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5535  df-eprel 5540  df-po 5548  df-so 5549  df-fr 5593  df-we 5595  df-xp 5646  df-rel 5647  df-cnv 5648  df-co 5649  df-dm 5650  df-rn 5651  df-res 5652  df-ima 5653  df-pred 6276  df-ord 6337  df-on 6338  df-lim 6339  df-suc 6340  df-iota 6466  df-fun 6515  df-fn 6516  df-f 6517  df-f1 6518  df-fo 6519  df-f1o 6520  df-fv 6521  df-riota 7346  df-ov 7392  df-oprab 7393  df-mpo 7394  df-om 7845  df-2nd 7971  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8342  df-rdg 8380  df-er 8673  df-en 8921  df-dom 8922  df-sdom 8923  df-pnf 11216  df-mnf 11217  df-xr 11218  df-ltxr 11219  df-le 11220  df-sub 11413  df-neg 11414  df-nn 12188  df-2 12250  df-sets 17140  df-slot 17158  df-ndx 17170  df-base 17186  df-ress 17207  df-plusg 17239  df-0g 17410  df-mgm 18573  df-sgrp 18652  df-mnd 18668  df-grp 18874  df-mgp 20056  df-ur 20097  df-ring 20150  df-subrg 20485  df-lmod 20774  df-lss 20844  df-assa 21768  df-asp 21769

This theorem is referenced by:  asplss  21789  aspid  21790  aspsubrg  21791  aspss  21792  aspssid  21793  aspval2  21813