MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  frlmup3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem frlmup3 20513
Description: The range of such an evaluation map is the finite linear combinations of the target vectors and also the span of the target vectors. (Contributed by Stefan O'Rear, 6-Feb-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
frlmup.f 𝐹 = (𝑅 freeLMod 𝐼)
frlmup.b 𝐵 = (Base‘𝐹)
frlmup.c 𝐶 = (Base‘𝑇)
frlmup.v · = ( ·𝑠𝑇)
frlmup.e 𝐸 = (𝑥𝐵 ↦ (𝑇 Σg (𝑥𝑓 · 𝐴)))
frlmup.t (𝜑𝑇 ∈ LMod)
frlmup.i (𝜑𝐼𝑋)
frlmup.r (𝜑𝑅 = (Scalar‘𝑇))
frlmup.a (𝜑𝐴:𝐼𝐶)
frlmup.k 𝐾 = (LSpan‘𝑇)
Assertion
Ref Expression
frlmup3 (𝜑 → ran 𝐸 = (𝐾‘ran 𝐴))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑅   𝑥,𝐼   𝑥,𝐹   𝑥,𝐵   𝑥,𝐶   𝑥, ·   𝑥,𝐴   𝑥,𝑋   𝑥,𝐾   𝜑,𝑥   𝑥,𝑇
Allowed substitution hint:   𝐸(𝑥)

Proof of Theorem frlmup3
Dummy variable 𝑢 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 frlmup.f . . . 4 𝐹 = (𝑅 freeLMod 𝐼)
2 frlmup.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝐹)
3 frlmup.c . . . 4 𝐶 = (Base‘𝑇)
4 frlmup.v . . . 4 · = ( ·𝑠𝑇)
5 frlmup.e . . . 4 𝐸 = (𝑥𝐵 ↦ (𝑇 Σg (𝑥𝑓 · 𝐴)))
6 frlmup.t . . . 4 (𝜑𝑇 ∈ LMod)
7 frlmup.i . . . 4 (𝜑𝐼𝑋)
8 frlmup.r . . . 4 (𝜑𝑅 = (Scalar‘𝑇))
9 frlmup.a . . . 4 (𝜑𝐴:𝐼𝐶)
101, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9frlmup1 20511 . . 3 (𝜑𝐸 ∈ (𝐹 LMHom 𝑇))
11 eqid 2825 . . . . . . . 8 (Scalar‘𝑇) = (Scalar‘𝑇)
1211lmodring 19234 . . . . . . 7 (𝑇 ∈ LMod → (Scalar‘𝑇) ∈ Ring)
136, 12syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (Scalar‘𝑇) ∈ Ring)
148, 13eqeltrd 2906 . . . . 5 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
15 eqid 2825 . . . . . 6 (𝑅 unitVec 𝐼) = (𝑅 unitVec 𝐼)
1615, 1, 2uvcff 20504 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐼𝑋) → (𝑅 unitVec 𝐼):𝐼𝐵)
1714, 7, 16syl2anc 579 . . . 4 (𝜑 → (𝑅 unitVec 𝐼):𝐼𝐵)
1817frnd 6289 . . 3 (𝜑 → ran (𝑅 unitVec 𝐼) ⊆ 𝐵)
19 eqid 2825 . . . 4 (LSpan‘𝐹) = (LSpan‘𝐹)
20 frlmup.k . . . 4 𝐾 = (LSpan‘𝑇)
212, 19, 20lmhmlsp 19415 . . 3 ((𝐸 ∈ (𝐹 LMHom 𝑇) ∧ ran (𝑅 unitVec 𝐼) ⊆ 𝐵) → (𝐸 “ ((LSpan‘𝐹)‘ran (𝑅 unitVec 𝐼))) = (𝐾‘(𝐸 “ ran (𝑅 unitVec 𝐼))))
2210, 18, 21syl2anc 579 . 2 (𝜑 → (𝐸 “ ((LSpan‘𝐹)‘ran (𝑅 unitVec 𝐼))) = (𝐾‘(𝐸 “ ran (𝑅 unitVec 𝐼))))
232, 3lmhmf 19400 . . . . . 6 (𝐸 ∈ (𝐹 LMHom 𝑇) → 𝐸:𝐵𝐶)
2410, 23syl 17 . . . . 5 (𝜑𝐸:𝐵𝐶)
2524ffnd 6283 . . . 4 (𝜑𝐸 Fn 𝐵)
26 fnima 6247 . . . 4 (𝐸 Fn 𝐵 → (𝐸𝐵) = ran 𝐸)
2725, 26syl 17 . . 3 (𝜑 → (𝐸𝐵) = ran 𝐸)
28 eqid 2825 . . . . . . . 8 (LBasis‘𝐹) = (LBasis‘𝐹)
291, 15, 28frlmlbs 20510 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐼𝑋) → ran (𝑅 unitVec 𝐼) ∈ (LBasis‘𝐹))
3014, 7, 29syl2anc 579 . . . . . 6 (𝜑 → ran (𝑅 unitVec 𝐼) ∈ (LBasis‘𝐹))
312, 28, 19lbssp 19445 . . . . . 6 (ran (𝑅 unitVec 𝐼) ∈ (LBasis‘𝐹) → ((LSpan‘𝐹)‘ran (𝑅 unitVec 𝐼)) = 𝐵)
3230, 31syl 17 . . . . 5 (𝜑 → ((LSpan‘𝐹)‘ran (𝑅 unitVec 𝐼)) = 𝐵)
3332eqcomd 2831 . . . 4 (𝜑𝐵 = ((LSpan‘𝐹)‘ran (𝑅 unitVec 𝐼)))
3433imaeq2d 5711 . . 3 (𝜑 → (𝐸𝐵) = (𝐸 “ ((LSpan‘𝐹)‘ran (𝑅 unitVec 𝐼))))
3527, 34eqtr3d 2863 . 2 (𝜑 → ran 𝐸 = (𝐸 “ ((LSpan‘𝐹)‘ran (𝑅 unitVec 𝐼))))
36 imaco 5885 . . . 4 ((𝐸 ∘ (𝑅 unitVec 𝐼)) “ 𝐼) = (𝐸 “ ((𝑅 unitVec 𝐼) “ 𝐼))
379ffnd 6283 . . . . . . 7 (𝜑𝐴 Fn 𝐼)
3817ffnd 6283 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑅 unitVec 𝐼) Fn 𝐼)
39 fnco 6236 . . . . . . . 8 ((𝐸 Fn 𝐵 ∧ (𝑅 unitVec 𝐼) Fn 𝐼 ∧ ran (𝑅 unitVec 𝐼) ⊆ 𝐵) → (𝐸 ∘ (𝑅 unitVec 𝐼)) Fn 𝐼)
4025, 38, 18, 39syl3anc 1494 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐸 ∘ (𝑅 unitVec 𝐼)) Fn 𝐼)
41 fvco2 6524 . . . . . . . . 9 (((𝑅 unitVec 𝐼) Fn 𝐼𝑢𝐼) → ((𝐸 ∘ (𝑅 unitVec 𝐼))‘𝑢) = (𝐸‘((𝑅 unitVec 𝐼)‘𝑢)))
4238, 41sylan 575 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑢𝐼) → ((𝐸 ∘ (𝑅 unitVec 𝐼))‘𝑢) = (𝐸‘((𝑅 unitVec 𝐼)‘𝑢)))
436adantr 474 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑢𝐼) → 𝑇 ∈ LMod)
447adantr 474 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑢𝐼) → 𝐼𝑋)
458adantr 474 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑢𝐼) → 𝑅 = (Scalar‘𝑇))
469adantr 474 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑢𝐼) → 𝐴:𝐼𝐶)
47 simpr 479 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑢𝐼) → 𝑢𝐼)
481, 2, 3, 4, 5, 43, 44, 45, 46, 47, 15frlmup2 20512 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑢𝐼) → (𝐸‘((𝑅 unitVec 𝐼)‘𝑢)) = (𝐴𝑢))
4942, 48eqtr2d 2862 . . . . . . 7 ((𝜑𝑢𝐼) → (𝐴𝑢) = ((𝐸 ∘ (𝑅 unitVec 𝐼))‘𝑢))
5037, 40, 49eqfnfvd 6568 . . . . . 6 (𝜑𝐴 = (𝐸 ∘ (𝑅 unitVec 𝐼)))
5150imaeq1d 5710 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴𝐼) = ((𝐸 ∘ (𝑅 unitVec 𝐼)) “ 𝐼))
52 fnima 6247 . . . . . 6 (𝐴 Fn 𝐼 → (𝐴𝐼) = ran 𝐴)
5337, 52syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴𝐼) = ran 𝐴)
5451, 53eqtr3d 2863 . . . 4 (𝜑 → ((𝐸 ∘ (𝑅 unitVec 𝐼)) “ 𝐼) = ran 𝐴)
55 fnima 6247 . . . . . 6 ((𝑅 unitVec 𝐼) Fn 𝐼 → ((𝑅 unitVec 𝐼) “ 𝐼) = ran (𝑅 unitVec 𝐼))
5638, 55syl 17 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑅 unitVec 𝐼) “ 𝐼) = ran (𝑅 unitVec 𝐼))
5756imaeq2d 5711 . . . 4 (𝜑 → (𝐸 “ ((𝑅 unitVec 𝐼) “ 𝐼)) = (𝐸 “ ran (𝑅 unitVec 𝐼)))
5836, 54, 573eqtr3a 2885 . . 3 (𝜑 → ran 𝐴 = (𝐸 “ ran (𝑅 unitVec 𝐼)))
5958fveq2d 6441 . 2 (𝜑 → (𝐾‘ran 𝐴) = (𝐾‘(𝐸 “ ran (𝑅 unitVec 𝐼))))
6022, 35, 593eqtr4d 2871 1 (𝜑 → ran 𝐸 = (𝐾‘ran 𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 386   = wceq 1656  wcel 2164  wss 3798  cmpt 4954  ran crn 5347  cima 5349  ccom 5350   Fn wfn 6122  wf 6123  cfv 6127  (class class class)co 6910  𝑓 cof 7160  Basecbs 16229  Scalarcsca 16315   ·𝑠 cvsca 16316   Σg cgsu 16461  Ringcrg 18908  LModclmod 19226  LSpanclspn 19337   LMHom clmhm 19385  LBasisclbs 19440   freeLMod cfrlm 20460   unitVec cuvc 20495
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1894  ax-4 1908  ax-5 2009  ax-6 2075  ax-7 2112  ax-8 2166  ax-9 2173  ax-10 2192  ax-11 2207  ax-12 2220  ax-13 2389  ax-ext 2803  ax-rep 4996  ax-sep 5007  ax-nul 5015  ax-pow 5067  ax-pr 5129  ax-un 7214  ax-inf2 8822  ax-cnex 10315  ax-resscn 10316  ax-1cn 10317  ax-icn 10318  ax-addcl 10319  ax-addrcl 10320  ax-mulcl 10321  ax-mulrcl 10322  ax-mulcom 10323  ax-addass 10324  ax-mulass 10325  ax-distr 10326  ax-i2m1 10327  ax-1ne0 10328  ax-1rid 10329  ax-rnegex 10330  ax-rrecex 10331  ax-cnre 10332  ax-pre-lttri 10333  ax-pre-lttrn 10334  ax-pre-ltadd 10335  ax-pre-mulgt0 10336
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 879  df-3or 1112  df-3an 1113  df-tru 1660  df-ex 1879  df-nf 1883  df-sb 2068  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4147  df-if 4309  df-pw 4382  df-sn 4400  df-pr 4402  df-tp 4404  df-op 4406  df-uni 4661  df-int 4700  df-iun 4744  df-iin 4745  df-br 4876  df-opab 4938  df-mpt 4955  df-tr 4978  df-id 5252  df-eprel 5257  df-po 5265  df-so 5266  df-fr 5305  df-se 5306  df-we 5307  df-xp 5352  df-rel 5353  df-cnv 5354  df-co 5355  df-dm 5356  df-rn 5357  df-res 5358  df-ima 5359  df-pred 5924  df-ord 5970  df-on 5971  df-lim 5972  df-suc 5973  df-iota 6090  df-fun 6129  df-fn 6130  df-f 6131  df-f1 6132  df-fo 6133  df-f1o 6134  df-fv 6135  df-isom 6136  df-riota 6871  df-ov 6913  df-oprab 6914  df-mpt2 6915  df-of 7162  df-om 7332  df-1st 7433  df-2nd 7434  df-supp 7565  df-wrecs 7677  df-recs 7739  df-rdg 7777  df-1o 7831  df-oadd 7835  df-er 8014  df-map 8129  df-ixp 8182  df-en 8229  df-dom 8230  df-sdom 8231  df-fin 8232  df-fsupp 8551  df-sup 8623  df-oi 8691  df-card 9085  df-pnf 10400  df-mnf 10401  df-xr 10402  df-ltxr 10403  df-le 10404  df-sub 10594  df-neg 10595  df-nn 11358  df-2 11421  df-3 11422  df-4 11423  df-5 11424  df-6 11425  df-7 11426  df-8 11427  df-9 11428  df-n0 11626  df-z 11712  df-dec 11829  df-uz 11976  df-fz 12627  df-fzo 12768  df-seq 13103  df-hash 13418  df-struct 16231  df-ndx 16232  df-slot 16233  df-base 16235  df-sets 16236  df-ress 16237  df-plusg 16325  df-mulr 16326  df-sca 16328  df-vsca 16329  df-ip 16330  df-tset 16331  df-ple 16332  df-ds 16334  df-hom 16336  df-cco 16337  df-0g 16462  df-gsum 16463  df-prds 16468  df-pws 16470  df-mre 16606  df-mrc 16607  df-acs 16609  df-mgm 17602  df-sgrp 17644  df-mnd 17655  df-mhm 17695  df-submnd 17696  df-grp 17786  df-minusg 17787  df-sbg 17788  df-mulg 17902  df-subg 17949  df-ghm 18016  df-cntz 18107  df-cmn 18555  df-abl 18556  df-mgp 18851  df-ur 18863  df-ring 18910  df-subrg 19141  df-lmod 19228  df-lss 19296  df-lsp 19338  df-lmhm 19388  df-lbs 19441  df-sra 19540  df-rgmod 19541  df-nzr 19626  df-dsmm 20446  df-frlm 20461  df-uvc 20496
This theorem is referenced by:  ellspd  20515  indlcim  20553  lnrfg  38531
  Copyright terms: Public domain W3C validator