MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dsmmlss Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dsmmlss 20491
Description: The finite hull of a product of modules is additionally closed under scalar multiplication and thus is a linear subspace of the product. (Contributed by Stefan O'Rear, 11-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
dsmmlss.i (𝜑𝐼𝑊)
dsmmlss.s (𝜑𝑆 ∈ Ring)
dsmmlss.r (𝜑𝑅:𝐼⟶LMod)
dsmmlss.k ((𝜑𝑥𝐼) → (Scalar‘(𝑅𝑥)) = 𝑆)
dsmmlss.p 𝑃 = (𝑆Xs𝑅)
dsmmlss.u 𝑈 = (LSubSp‘𝑃)
dsmmlss.h 𝐻 = (Base‘(𝑆m 𝑅))
Assertion
Ref Expression
dsmmlss (𝜑𝐻𝑈)
Distinct variable groups:   𝜑,𝑥   𝑥,𝑆   𝑥,𝑅   𝑥,𝐼   𝑥,𝑃   𝑥,𝐻
Allowed substitution hints:   𝑈(𝑥)   𝑊(𝑥)

Proof of Theorem dsmmlss
Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dsmmlss.p . . 3 𝑃 = (𝑆Xs𝑅)
2 dsmmlss.h . . 3 𝐻 = (Base‘(𝑆m 𝑅))
3 dsmmlss.i . . 3 (𝜑𝐼𝑊)
4 dsmmlss.s . . 3 (𝜑𝑆 ∈ Ring)
5 dsmmlss.r . . . 4 (𝜑𝑅:𝐼⟶LMod)
6 lmodgrp 19266 . . . . 5 (𝑎 ∈ LMod → 𝑎 ∈ Grp)
76ssriv 3825 . . . 4 LMod ⊆ Grp
8 fss 6306 . . . 4 ((𝑅:𝐼⟶LMod ∧ LMod ⊆ Grp) → 𝑅:𝐼⟶Grp)
95, 7, 8sylancl 580 . . 3 (𝜑𝑅:𝐼⟶Grp)
101, 2, 3, 4, 9dsmmsubg 20490 . 2 (𝜑𝐻 ∈ (SubGrp‘𝑃))
11 dsmmlss.k . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝐼) → (Scalar‘(𝑅𝑥)) = 𝑆)
121, 4, 3, 5, 11prdslmodd 19368 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ LMod)
1312adantr 474 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → 𝑃 ∈ LMod)
14 simprl 761 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → 𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)))
15 simprr 763 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → 𝑏𝐻)
16 eqid 2778 . . . . . . . . 9 (𝑆m 𝑅) = (𝑆m 𝑅)
17 eqid 2778 . . . . . . . . 9 (Base‘𝑃) = (Base‘𝑃)
185ffnd 6294 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑅 Fn 𝐼)
191, 16, 17, 2, 3, 18dsmmelbas 20486 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑏𝐻 ↔ (𝑏 ∈ (Base‘𝑃) ∧ {𝑥𝐼 ∣ (𝑏𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ∈ Fin)))
2019adantr 474 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → (𝑏𝐻 ↔ (𝑏 ∈ (Base‘𝑃) ∧ {𝑥𝐼 ∣ (𝑏𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ∈ Fin)))
2115, 20mpbid 224 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → (𝑏 ∈ (Base‘𝑃) ∧ {𝑥𝐼 ∣ (𝑏𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ∈ Fin))
2221simpld 490 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → 𝑏 ∈ (Base‘𝑃))
23 eqid 2778 . . . . . 6 (Scalar‘𝑃) = (Scalar‘𝑃)
24 eqid 2778 . . . . . 6 ( ·𝑠𝑃) = ( ·𝑠𝑃)
25 eqid 2778 . . . . . 6 (Base‘(Scalar‘𝑃)) = (Base‘(Scalar‘𝑃))
2617, 23, 24, 25lmodvscl 19276 . . . . 5 ((𝑃 ∈ LMod ∧ 𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑃)) → (𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏) ∈ (Base‘𝑃))
2713, 14, 22, 26syl3anc 1439 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → (𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏) ∈ (Base‘𝑃))
2821simprd 491 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → {𝑥𝐼 ∣ (𝑏𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ∈ Fin)
29 eqid 2778 . . . . . . . . . . 11 (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
304ad2antrr 716 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → 𝑆 ∈ Ring)
313ad2antrr 716 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → 𝐼𝑊)
3218ad2antrr 716 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → 𝑅 Fn 𝐼)
33 fex 6763 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑅:𝐼⟶LMod ∧ 𝐼𝑊) → 𝑅 ∈ V)
345, 3, 33syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝑅 ∈ V)
351, 4, 34prdssca 16506 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑆 = (Scalar‘𝑃))
3635fveq2d 6452 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (Base‘𝑆) = (Base‘(Scalar‘𝑃)))
3736eleq2d 2845 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑎 ∈ (Base‘𝑆) ↔ 𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃))))
3837biimpar 471 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃))) → 𝑎 ∈ (Base‘𝑆))
3938adantrr 707 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → 𝑎 ∈ (Base‘𝑆))
4039adantr 474 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → 𝑎 ∈ (Base‘𝑆))
4122adantr 474 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → 𝑏 ∈ (Base‘𝑃))
42 simpr 479 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → 𝑥𝐼)
431, 17, 24, 29, 30, 31, 32, 40, 41, 42prdsvscafval 16530 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) = (𝑎( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))(𝑏𝑥)))
4443adantrr 707 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ (𝑥𝐼 ∧ (𝑏𝑥) = (0g‘(𝑅𝑥)))) → ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) = (𝑎( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))(𝑏𝑥)))
455ffvelrnda 6625 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑥𝐼) → (𝑅𝑥) ∈ LMod)
4645adantlr 705 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → (𝑅𝑥) ∈ LMod)
47 simplrl 767 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → 𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)))
4835adantr 474 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝑥𝐼) → 𝑆 = (Scalar‘𝑃))
4911, 48eqtrd 2814 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝑥𝐼) → (Scalar‘(𝑅𝑥)) = (Scalar‘𝑃))
5049fveq2d 6452 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝑥𝐼) → (Base‘(Scalar‘(𝑅𝑥))) = (Base‘(Scalar‘𝑃)))
5150adantlr 705 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → (Base‘(Scalar‘(𝑅𝑥))) = (Base‘(Scalar‘𝑃)))
5247, 51eleqtrrd 2862 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → 𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘(𝑅𝑥))))
53 eqid 2778 . . . . . . . . . . . . 13 (Scalar‘(𝑅𝑥)) = (Scalar‘(𝑅𝑥))
54 eqid 2778 . . . . . . . . . . . . 13 ( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥)) = ( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))
55 eqid 2778 . . . . . . . . . . . . 13 (Base‘(Scalar‘(𝑅𝑥))) = (Base‘(Scalar‘(𝑅𝑥)))
56 eqid 2778 . . . . . . . . . . . . 13 (0g‘(𝑅𝑥)) = (0g‘(𝑅𝑥))
5753, 54, 55, 56lmodvs0 19293 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑅𝑥) ∈ LMod ∧ 𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘(𝑅𝑥)))) → (𝑎( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))(0g‘(𝑅𝑥))) = (0g‘(𝑅𝑥)))
5846, 52, 57syl2anc 579 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → (𝑎( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))(0g‘(𝑅𝑥))) = (0g‘(𝑅𝑥)))
59 oveq2 6932 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑏𝑥) = (0g‘(𝑅𝑥)) → (𝑎( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))(𝑏𝑥)) = (𝑎( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))(0g‘(𝑅𝑥))))
6059eqeq1d 2780 . . . . . . . . . . 11 ((𝑏𝑥) = (0g‘(𝑅𝑥)) → ((𝑎( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))(𝑏𝑥)) = (0g‘(𝑅𝑥)) ↔ (𝑎( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))(0g‘(𝑅𝑥))) = (0g‘(𝑅𝑥))))
6158, 60syl5ibrcom 239 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → ((𝑏𝑥) = (0g‘(𝑅𝑥)) → (𝑎( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))(𝑏𝑥)) = (0g‘(𝑅𝑥))))
6261impr 448 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ (𝑥𝐼 ∧ (𝑏𝑥) = (0g‘(𝑅𝑥)))) → (𝑎( ·𝑠 ‘(𝑅𝑥))(𝑏𝑥)) = (0g‘(𝑅𝑥)))
6344, 62eqtrd 2814 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ (𝑥𝐼 ∧ (𝑏𝑥) = (0g‘(𝑅𝑥)))) → ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) = (0g‘(𝑅𝑥)))
6463expr 450 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → ((𝑏𝑥) = (0g‘(𝑅𝑥)) → ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) = (0g‘(𝑅𝑥))))
6564necon3d 2990 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) ∧ 𝑥𝐼) → (((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥)) → (𝑏𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))))
6665ss2rabdv 3904 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → {𝑥𝐼 ∣ ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ⊆ {𝑥𝐼 ∣ (𝑏𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))})
67 ssfi 8470 . . . . 5 (({𝑥𝐼 ∣ (𝑏𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ∈ Fin ∧ {𝑥𝐼 ∣ ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ⊆ {𝑥𝐼 ∣ (𝑏𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))}) → {𝑥𝐼 ∣ ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ∈ Fin)
6828, 66, 67syl2anc 579 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → {𝑥𝐼 ∣ ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ∈ Fin)
691, 16, 17, 2, 3, 18dsmmelbas 20486 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏) ∈ 𝐻 ↔ ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏) ∈ (Base‘𝑃) ∧ {𝑥𝐼 ∣ ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ∈ Fin)))
7069adantr 474 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏) ∈ 𝐻 ↔ ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏) ∈ (Base‘𝑃) ∧ {𝑥𝐼 ∣ ((𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏)‘𝑥) ≠ (0g‘(𝑅𝑥))} ∈ Fin)))
7127, 68, 70mpbir2and 703 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃)) ∧ 𝑏𝐻)) → (𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏) ∈ 𝐻)
7271ralrimivva 3153 . 2 (𝜑 → ∀𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃))∀𝑏𝐻 (𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏) ∈ 𝐻)
73 dsmmlss.u . . . 4 𝑈 = (LSubSp‘𝑃)
7423, 25, 17, 24, 73islss4 19361 . . 3 (𝑃 ∈ LMod → (𝐻𝑈 ↔ (𝐻 ∈ (SubGrp‘𝑃) ∧ ∀𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃))∀𝑏𝐻 (𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏) ∈ 𝐻)))
7512, 74syl 17 . 2 (𝜑 → (𝐻𝑈 ↔ (𝐻 ∈ (SubGrp‘𝑃) ∧ ∀𝑎 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑃))∀𝑏𝐻 (𝑎( ·𝑠𝑃)𝑏) ∈ 𝐻)))
7610, 72, 75mpbir2and 703 1 (𝜑𝐻𝑈)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 198  wa 386   = wceq 1601  wcel 2107  wne 2969  wral 3090  {crab 3094  Vcvv 3398  wss 3792   Fn wfn 6132  wf 6133  cfv 6137  (class class class)co 6924  Fincfn 8243  Basecbs 16259  Scalarcsca 16345   ·𝑠 cvsca 16346  0gc0g 16490  Xscprds 16496  Grpcgrp 17813  SubGrpcsubg 17976  Ringcrg 18938  LModclmod 19259  LSubSpclss 19328  m cdsmm 20478
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1839  ax-4 1853  ax-5 1953  ax-6 2021  ax-7 2055  ax-8 2109  ax-9 2116  ax-10 2135  ax-11 2150  ax-12 2163  ax-13 2334  ax-ext 2754  ax-rep 5008  ax-sep 5019  ax-nul 5027  ax-pow 5079  ax-pr 5140  ax-un 7228  ax-cnex 10330  ax-resscn 10331  ax-1cn 10332  ax-icn 10333  ax-addcl 10334  ax-addrcl 10335  ax-mulcl 10336  ax-mulrcl 10337  ax-mulcom 10338  ax-addass 10339  ax-mulass 10340  ax-distr 10341  ax-i2m1 10342  ax-1ne0 10343  ax-1rid 10344  ax-rnegex 10345  ax-rrecex 10346  ax-cnre 10347  ax-pre-lttri 10348  ax-pre-lttrn 10349  ax-pre-ltadd 10350  ax-pre-mulgt0 10351
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1605  df-ex 1824  df-nf 1828  df-sb 2012  df-mo 2551  df-eu 2587  df-clab 2764  df-cleq 2770  df-clel 2774  df-nfc 2921  df-ne 2970  df-nel 3076  df-ral 3095  df-rex 3096  df-reu 3097  df-rmo 3098  df-rab 3099  df-v 3400  df-sbc 3653  df-csb 3752  df-dif 3795  df-un 3797  df-in 3799  df-ss 3806  df-pss 3808  df-nul 4142  df-if 4308  df-pw 4381  df-sn 4399  df-pr 4401  df-tp 4403  df-op 4405  df-uni 4674  df-int 4713  df-iun 4757  df-br 4889  df-opab 4951  df-mpt 4968  df-tr 4990  df-id 5263  df-eprel 5268  df-po 5276  df-so 5277  df-fr 5316  df-we 5318  df-xp 5363  df-rel 5364  df-cnv 5365  df-co 5366  df-dm 5367  df-rn 5368  df-res 5369  df-ima 5370  df-pred 5935  df-ord 5981  df-on 5982  df-lim 5983  df-suc 5984  df-iota 6101  df-fun 6139  df-fn 6140  df-f 6141  df-f1 6142  df-fo 6143  df-f1o 6144  df-fv 6145  df-riota 6885  df-ov 6927  df-oprab 6928  df-mpt2 6929  df-om 7346  df-1st 7447  df-2nd 7448  df-wrecs 7691  df-recs 7753  df-rdg 7791  df-1o 7845  df-oadd 7849  df-er 8028  df-map 8144  df-ixp 8197  df-en 8244  df-dom 8245  df-sdom 8246  df-fin 8247  df-sup 8638  df-pnf 10415  df-mnf 10416  df-xr 10417  df-ltxr 10418  df-le 10419  df-sub 10610  df-neg 10611  df-nn 11379  df-2 11442  df-3 11443  df-4 11444  df-5 11445  df-6 11446  df-7 11447  df-8 11448  df-9 11449  df-n0 11647  df-z 11733  df-dec 11850  df-uz 11997  df-fz 12648  df-struct 16261  df-ndx 16262  df-slot 16263  df-base 16265  df-sets 16266  df-ress 16267  df-plusg 16355  df-mulr 16356  df-sca 16358  df-vsca 16359  df-ip 16360  df-tset 16361  df-ple 16362  df-ds 16364  df-hom 16366  df-cco 16367  df-0g 16492  df-prds 16498  df-mgm 17632  df-sgrp 17674  df-mnd 17685  df-grp 17816  df-minusg 17817  df-sbg 17818  df-subg 17979  df-mgp 18881  df-ur 18893  df-ring 18940  df-lmod 19261  df-lss 19329  df-dsmm 20479
This theorem is referenced by:  dsmmlmod  20492  frlmlss  20498
  Copyright terms: Public domain W3C validator