Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  ellcoellss Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem ellcoellss 47069
Description: Every linear combination of a subset of a linear subspace is also contained in the linear subspace. (Contributed by AV, 20-Apr-2019.) (Proof shortened by AV, 30-Jul-2019.)
Assertion
Ref Expression
ellcoellss ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ (𝑀 LinCo 𝑉)π‘₯ ∈ 𝑆)
Distinct variable groups:   π‘₯,𝑀   π‘₯,𝑆   π‘₯,𝑉

Proof of Theorem ellcoellss
Dummy variable 𝑓 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simp1 1136 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ 𝑀 ∈ LMod)
2 eqid 2732 . . . . . . 7 (Baseβ€˜π‘€) = (Baseβ€˜π‘€)
3 eqid 2732 . . . . . . 7 (LSubSpβ€˜π‘€) = (LSubSpβ€˜π‘€)
42, 3lssss 20539 . . . . . 6 (𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) β†’ 𝑆 βŠ† (Baseβ€˜π‘€))
543ad2ant2 1134 . . . . 5 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ 𝑆 βŠ† (Baseβ€˜π‘€))
6 sstr 3989 . . . . . . . 8 ((𝑉 βŠ† 𝑆 ∧ 𝑆 βŠ† (Baseβ€˜π‘€)) β†’ 𝑉 βŠ† (Baseβ€˜π‘€))
7 fvex 6901 . . . . . . . . . 10 (Baseβ€˜π‘€) ∈ V
87ssex 5320 . . . . . . . . 9 (𝑉 βŠ† (Baseβ€˜π‘€) β†’ 𝑉 ∈ V)
9 elpwg 4604 . . . . . . . . . 10 (𝑉 ∈ V β†’ (𝑉 ∈ 𝒫 (Baseβ€˜π‘€) ↔ 𝑉 βŠ† (Baseβ€˜π‘€)))
109biimprd 247 . . . . . . . . 9 (𝑉 ∈ V β†’ (𝑉 βŠ† (Baseβ€˜π‘€) β†’ 𝑉 ∈ 𝒫 (Baseβ€˜π‘€)))
118, 10mpcom 38 . . . . . . . 8 (𝑉 βŠ† (Baseβ€˜π‘€) β†’ 𝑉 ∈ 𝒫 (Baseβ€˜π‘€))
126, 11syl 17 . . . . . . 7 ((𝑉 βŠ† 𝑆 ∧ 𝑆 βŠ† (Baseβ€˜π‘€)) β†’ 𝑉 ∈ 𝒫 (Baseβ€˜π‘€))
1312ex 413 . . . . . 6 (𝑉 βŠ† 𝑆 β†’ (𝑆 βŠ† (Baseβ€˜π‘€) β†’ 𝑉 ∈ 𝒫 (Baseβ€˜π‘€)))
14133ad2ant3 1135 . . . . 5 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ (𝑆 βŠ† (Baseβ€˜π‘€) β†’ 𝑉 ∈ 𝒫 (Baseβ€˜π‘€)))
155, 14mpd 15 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ 𝑉 ∈ 𝒫 (Baseβ€˜π‘€))
16 eqid 2732 . . . . 5 (Scalarβ€˜π‘€) = (Scalarβ€˜π‘€)
17 eqid 2732 . . . . 5 (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) = (Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€))
182, 16, 17lcoval 47046 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯ ∈ (𝑀 LinCo 𝑉) ↔ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ βˆƒπ‘“ ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉)(𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ∧ π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉)))))
191, 15, 18syl2anc 584 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ (π‘₯ ∈ (𝑀 LinCo 𝑉) ↔ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ βˆƒπ‘“ ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉)(𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ∧ π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉)))))
20 lincellss 47060 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ ((𝑓 ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉) ∧ 𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€))) β†’ (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉) ∈ 𝑆))
2120imp 407 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) ∧ (𝑓 ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉) ∧ 𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)))) β†’ (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉) ∈ 𝑆)
22 eleq1 2821 . . . . . . . . . . . 12 (π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉) β†’ (π‘₯ ∈ 𝑆 ↔ (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉) ∈ 𝑆))
2321, 22imbitrrid 245 . . . . . . . . . . 11 (π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉) β†’ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) ∧ (𝑓 ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉) ∧ 𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)))) β†’ π‘₯ ∈ 𝑆))
2423expd 416 . . . . . . . . . 10 (π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉) β†’ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ ((𝑓 ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉) ∧ 𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€))) β†’ π‘₯ ∈ 𝑆)))
2524com12 32 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ (π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉) β†’ ((𝑓 ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉) ∧ 𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€))) β†’ π‘₯ ∈ 𝑆)))
2625adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉) β†’ ((𝑓 ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉) ∧ 𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€))) β†’ π‘₯ ∈ 𝑆)))
2726com13 88 . . . . . . 7 ((𝑓 ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉) ∧ 𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€))) β†’ (π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉) β†’ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ π‘₯ ∈ 𝑆)))
2827impr 455 . . . . . 6 ((𝑓 ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉) ∧ (𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ∧ π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉))) β†’ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ π‘₯ ∈ 𝑆))
2928rexlimiva 3147 . . . . 5 (βˆƒπ‘“ ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉)(𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ∧ π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉)) β†’ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ π‘₯ ∈ 𝑆))
3029com12 32 . . . 4 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (βˆƒπ‘“ ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉)(𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ∧ π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉)) β†’ π‘₯ ∈ 𝑆))
3130expimpd 454 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ ((π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ βˆƒπ‘“ ∈ ((Baseβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ↑m 𝑉)(𝑓 finSupp (0gβ€˜(Scalarβ€˜π‘€)) ∧ π‘₯ = (𝑓( linC β€˜π‘€)𝑉))) β†’ π‘₯ ∈ 𝑆))
3219, 31sylbid 239 . 2 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ (π‘₯ ∈ (𝑀 LinCo 𝑉) β†’ π‘₯ ∈ 𝑆))
3332ralrimiv 3145 1 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑆 ∈ (LSubSpβ€˜π‘€) ∧ 𝑉 βŠ† 𝑆) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ (𝑀 LinCo 𝑉)π‘₯ ∈ 𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  βˆ€wral 3061  βˆƒwrex 3070  Vcvv 3474   βŠ† wss 3947  π’« cpw 4601   class class class wbr 5147  β€˜cfv 6540  (class class class)co 7405   ↑m cmap 8816   finSupp cfsupp 9357  Basecbs 17140  Scalarcsca 17196  0gc0g 17381  LModclmod 20463  LSubSpclss 20534   linC clinc 47038   LinCo clinco 47039
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-er 8699  df-map 8818  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-fsupp 9358  df-oi 9501  df-card 9930  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-nn 12209  df-2 12271  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-seq 13963  df-hash 14287  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-0g 17383  df-gsum 17384  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-submnd 18668  df-grp 18818  df-minusg 18819  df-sbg 18820  df-subg 18997  df-cntz 19175  df-cmn 19644  df-abl 19645  df-mgp 19982  df-ur 19999  df-ring 20051  df-lmod 20465  df-lss 20535  df-linc 47040  df-lco 47041
This theorem is referenced by:  lcosslsp  47072
  Copyright terms: Public domain W3C validator