Theorem cssmre 20361

Description: The closed subspaces of a pre-Hilbert space are a Moore system. Unlike many of our other examples of closure systems, this one is not usually an algebraic closure system df-acs 16563: consider the Hilbert space of sequences ℕ⟶ℝ with convergent sum; the subspace of all sequences with finite support is the classic example of a non-closed subspace, but for every finite set of sequences of finite support, there is a finite-dimensional (and hence closed) subspace containing all of the sequences, so if closed subspaces were an algebraic closure system this would violate acsfiel 16628. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Oct-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
cssmre.v	⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
cssmre.c	⊢ 𝐶 = (ClSubSp‘𝑊)

Assertion

Ref	Expression
cssmre	⊢ (𝑊 ∈ PreHil → 𝐶 ∈ (Moore‘𝑉))

Proof of Theorem cssmre

Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cssmre.v	. . . . . 6 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
2		cssmre.c	. . . . . 6 ⊢ 𝐶 = (ClSubSp‘𝑊)
3	1, 2	cssss 20353	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐶 → 𝑥 ⊆ 𝑉)
4		selpw 4357	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ 𝒫 𝑉 ↔ 𝑥 ⊆ 𝑉)
5	3, 4	sylibr 226	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐶 → 𝑥 ∈ 𝒫 𝑉)
6	5	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ PreHil → (𝑥 ∈ 𝐶 → 𝑥 ∈ 𝒫 𝑉))
7	6	ssrdv 3805	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ PreHil → 𝐶 ⊆ 𝒫 𝑉)
8	1, 2	css1 20358	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ PreHil → 𝑉 ∈ 𝐶)
9		intss1 4683	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑥 → ∩ 𝑥 ⊆ 𝑧)
10		eqid 2800	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (ocv‘𝑊) = (ocv‘𝑊)
11	10	ocv2ss 20341	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∩ 𝑥 ⊆ 𝑧 → ((ocv‘𝑊)‘𝑧) ⊆ ((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥))
12	10	ocv2ss 20341	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((ocv‘𝑊)‘𝑧) ⊆ ((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥) → ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ⊆ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘𝑧)))
13	9, 11, 12	3syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 ∈ 𝑥 → ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ⊆ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘𝑧)))
14	13	ad2antll 721	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ (𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑥)) → ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ⊆ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘𝑧)))
15		simprl 788	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ (𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑥)) → 𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)))
16	14, 15	sseldd 3800	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ (𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑥)) → 𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘𝑧)))
17		simpl2 1245	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ (𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑥)) → 𝑥 ⊆ 𝐶)
18		simprr 790	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ (𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑥)) → 𝑧 ∈ 𝑥)
19	17, 18	sseldd 3800	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ (𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑥)) → 𝑧 ∈ 𝐶)
20	10, 2	cssi 20352	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐶 → 𝑧 = ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘𝑧)))
21	19, 20	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ (𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑥)) → 𝑧 = ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘𝑧)))
22	16, 21	eleqtrrd 2882	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ (𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑥)) → 𝑦 ∈ 𝑧)
23	22	expr 449	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ 𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥))) → (𝑧 ∈ 𝑥 → 𝑦 ∈ 𝑧))
24	23	alrimiv 2023	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ 𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥))) → ∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → 𝑦 ∈ 𝑧))
25		vex 3389	. . . . . . 7 ⊢ 𝑦 ∈ V
26	25	elint 4674	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ ∩ 𝑥 ↔ ∀𝑧(𝑧 ∈ 𝑥 → 𝑦 ∈ 𝑧))
27	24, 26	sylibr 226	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) ∧ 𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥))) → 𝑦 ∈ ∩ 𝑥)
28	27	ex 402	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → (𝑦 ∈ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) → 𝑦 ∈ ∩ 𝑥))
29	28	ssrdv 3805	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ⊆ ∩ 𝑥)
30		simp1 1167	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → 𝑊 ∈ PreHil)
31		intssuni 4690	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ≠ ∅ → ∩ 𝑥 ⊆ ∪ 𝑥)
32	31	3ad2ant3 1166	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → ∩ 𝑥 ⊆ ∪ 𝑥)
33		simp2 1168	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → 𝑥 ⊆ 𝐶)
34	7	3ad2ant1 1164	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → 𝐶 ⊆ 𝒫 𝑉)
35	33, 34	sstrd 3809	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → 𝑥 ⊆ 𝒫 𝑉)
36		sspwuni 4803	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ⊆ 𝒫 𝑉 ↔ ∪ 𝑥 ⊆ 𝑉)
37	35, 36	sylib 210	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → ∪ 𝑥 ⊆ 𝑉)
38	32, 37	sstrd 3809	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → ∩ 𝑥 ⊆ 𝑉)
39	1, 2, 10	iscss2 20354	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ ∩ 𝑥 ⊆ 𝑉) → (∩ 𝑥 ∈ 𝐶 ↔ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ⊆ ∩ 𝑥))
40	30, 38, 39	syl2anc 580	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → (∩ 𝑥 ∈ 𝐶 ↔ ((ocv‘𝑊)‘((ocv‘𝑊)‘∩ 𝑥)) ⊆ ∩ 𝑥))
41	29, 40	mpbird 249	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ PreHil ∧ 𝑥 ⊆ 𝐶 ∧ 𝑥 ≠ ∅) → ∩ 𝑥 ∈ 𝐶)
42	7, 8, 41	ismred 16576	1 ⊢ (𝑊 ∈ PreHil → 𝐶 ∈ (Moore‘𝑉))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 385   ∧ w3a 1108  ∀wal 1651   = wceq 1653   ∈ wcel 2157   ≠ wne 2972   ⊆ wss 3770  ∅c0 4116  𝒫 cpw 4350  ∪ cuni 4629  ∩ cint 4668  ‘cfv 6102  Basecbs 16183  Moorecmre 16556  PreHilcphl 20292  ocvcocv 20328  ClSubSpccss 20329

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1891  ax-4 1905  ax-5 2006  ax-6 2072  ax-7 2107  ax-8 2159  ax-9 2166  ax-10 2185  ax-11 2200  ax-12 2213  ax-13 2378  ax-ext 2778  ax-rep 4965  ax-sep 4976  ax-nul 4984  ax-pow 5036  ax-pr 5098  ax-un 7184  ax-cnex 10281  ax-resscn 10282  ax-1cn 10283  ax-icn 10284  ax-addcl 10285  ax-addrcl 10286  ax-mulcl 10287  ax-mulrcl 10288  ax-mulcom 10289  ax-addass 10290  ax-mulass 10291  ax-distr 10292  ax-i2m1 10293  ax-1ne0 10294  ax-1rid 10295  ax-rnegex 10296  ax-rrecex 10297  ax-cnre 10298  ax-pre-lttri 10299  ax-pre-lttrn 10300  ax-pre-ltadd 10301  ax-pre-mulgt0 10302

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 386  df-or 875  df-3or 1109  df-3an 1110  df-tru 1657  df-ex 1876  df-nf 1880  df-sb 2065  df-mo 2592  df-eu 2610  df-clab 2787  df-cleq 2793  df-clel 2796  df-nfc 2931  df-ne 2973  df-nel 3076  df-ral 3095  df-rex 3096  df-reu 3097  df-rmo 3098  df-rab 3099  df-v 3388  df-sbc 3635  df-csb 3730  df-dif 3773  df-un 3775  df-in 3777  df-ss 3784  df-pss 3786  df-nul 4117  df-if 4279  df-pw 4352  df-sn 4370  df-pr 4372  df-tp 4374  df-op 4376  df-uni 4630  df-int 4669  df-iun 4713  df-br 4845  df-opab 4907  df-mpt 4924  df-tr 4947  df-id 5221  df-eprel 5226  df-po 5234  df-so 5235  df-fr 5272  df-we 5274  df-xp 5319  df-rel 5320  df-cnv 5321  df-co 5322  df-dm 5323  df-rn 5324  df-res 5325  df-ima 5326  df-pred 5899  df-ord 5945  df-on 5946  df-lim 5947  df-suc 5948  df-iota 6065  df-fun 6104  df-fn 6105  df-f 6106  df-f1 6107  df-fo 6108  df-f1o 6109  df-fv 6110  df-riota 6840  df-ov 6882  df-oprab 6883  df-mpt2 6884  df-om 7301  df-tpos 7591  df-wrecs 7646  df-recs 7708  df-rdg 7746  df-er 7983  df-map 8098  df-en 8197  df-dom 8198  df-sdom 8199  df-pnf 10366  df-mnf 10367  df-xr 10368  df-ltxr 10369  df-le 10370  df-sub 10559  df-neg 10560  df-nn 11314  df-2 11375  df-3 11376  df-4 11377  df-5 11378  df-6 11379  df-7 11380  df-8 11381  df-ndx 16186  df-slot 16187  df-base 16189  df-sets 16190  df-plusg 16279  df-mulr 16280  df-sca 16282  df-vsca 16283  df-ip 16284  df-0g 16416  df-mre 16560  df-mgm 17556  df-sgrp 17598  df-mnd 17609  df-mhm 17649  df-grp 17740  df-ghm 17970  df-mgp 18805  df-ur 18817  df-ring 18864  df-oppr 18938  df-rnghom 19032  df-staf 19162  df-srng 19163  df-lmod 19182  df-lmhm 19342  df-lvec 19423  df-sra 19494  df-rgmod 19495  df-phl 20294  df-ocv 20331  df-css 20332

This theorem is referenced by:  mrccss  20362