MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  islss4 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem islss4 20224
Description: A linear subspace is a subgroup which respects scalar multiplication. (Contributed by Stefan O'Rear, 11-Dec-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 19-Apr-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
islss4.f 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
islss4.b 𝐵 = (Base‘𝐹)
islss4.v 𝑉 = (Base‘𝑊)
islss4.t · = ( ·𝑠𝑊)
islss4.s 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
Assertion
Ref Expression
islss4 (𝑊 ∈ LMod → (𝑈𝑆 ↔ (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ ∀𝑎𝐵𝑏𝑈 (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈)))
Distinct variable groups:   𝐹,𝑎,𝑏   𝑊,𝑎,𝑏   𝐵,𝑎,𝑏   𝑉,𝑎,𝑏   · ,𝑎,𝑏   𝑆,𝑎,𝑏   𝑈,𝑎,𝑏

Proof of Theorem islss4
Dummy variable 𝑐 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 islss4.s . . . 4 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
21lsssubg 20219 . . 3 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈𝑆) → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊))
3 islss4.f . . . . 5 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
4 islss4.t . . . . 5 · = ( ·𝑠𝑊)
5 islss4.b . . . . 5 𝐵 = (Base‘𝐹)
63, 4, 5, 1lssvscl 20217 . . . 4 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑎𝐵𝑏𝑈)) → (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈)
76ralrimivva 3123 . . 3 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈𝑆) → ∀𝑎𝐵𝑏𝑈 (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈)
82, 7jca 512 . 2 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈𝑆) → (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ ∀𝑎𝐵𝑏𝑈 (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈))
9 islss4.v . . . . 5 𝑉 = (Base‘𝑊)
109subgss 18756 . . . 4 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) → 𝑈𝑉)
1110ad2antrl 725 . . 3 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ ∀𝑎𝐵𝑏𝑈 (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈)) → 𝑈𝑉)
12 eqid 2738 . . . . . 6 (0g𝑊) = (0g𝑊)
1312subg0cl 18763 . . . . 5 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) → (0g𝑊) ∈ 𝑈)
1413ne0d 4269 . . . 4 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) → 𝑈 ≠ ∅)
1514ad2antrl 725 . . 3 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ ∀𝑎𝐵𝑏𝑈 (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈)) → 𝑈 ≠ ∅)
16 eqid 2738 . . . . . . . . . 10 (+g𝑊) = (+g𝑊)
1716subgcl 18765 . . . . . . . . 9 ((𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈𝑐𝑈) → ((𝑎 · 𝑏)(+g𝑊)𝑐) ∈ 𝑈)
18173exp 1118 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) → ((𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈 → (𝑐𝑈 → ((𝑎 · 𝑏)(+g𝑊)𝑐) ∈ 𝑈)))
1918adantl 482 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊)) → ((𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈 → (𝑐𝑈 → ((𝑎 · 𝑏)(+g𝑊)𝑐) ∈ 𝑈)))
2019ralrimdv 3105 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊)) → ((𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈 → ∀𝑐𝑈 ((𝑎 · 𝑏)(+g𝑊)𝑐) ∈ 𝑈))
2120ralimdv 3109 . . . . 5 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊)) → (∀𝑏𝑈 (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈 → ∀𝑏𝑈𝑐𝑈 ((𝑎 · 𝑏)(+g𝑊)𝑐) ∈ 𝑈))
2221ralimdv 3109 . . . 4 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊)) → (∀𝑎𝐵𝑏𝑈 (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈 → ∀𝑎𝐵𝑏𝑈𝑐𝑈 ((𝑎 · 𝑏)(+g𝑊)𝑐) ∈ 𝑈))
2322impr 455 . . 3 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ ∀𝑎𝐵𝑏𝑈 (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈)) → ∀𝑎𝐵𝑏𝑈𝑐𝑈 ((𝑎 · 𝑏)(+g𝑊)𝑐) ∈ 𝑈)
243, 5, 9, 16, 4, 1islss 20196 . . 3 (𝑈𝑆 ↔ (𝑈𝑉𝑈 ≠ ∅ ∧ ∀𝑎𝐵𝑏𝑈𝑐𝑈 ((𝑎 · 𝑏)(+g𝑊)𝑐) ∈ 𝑈))
2511, 15, 23, 24syl3anbrc 1342 . 2 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ ∀𝑎𝐵𝑏𝑈 (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈)) → 𝑈𝑆)
268, 25impbida 798 1 (𝑊 ∈ LMod → (𝑈𝑆 ↔ (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ ∀𝑎𝐵𝑏𝑈 (𝑎 · 𝑏) ∈ 𝑈)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 396   = wceq 1539  wcel 2106  wne 2943  wral 3064  wss 3887  c0 4256  cfv 6433  (class class class)co 7275  Basecbs 16912  +gcplusg 16962  Scalarcsca 16965   ·𝑠 cvsca 16966  0gc0g 17150  SubGrpcsubg 18749  LModclmod 20123  LSubSpclss 20193
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  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 2709  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-er 8498  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-nn 11974  df-2 12036  df-sets 16865  df-slot 16883  df-ndx 16895  df-base 16913  df-ress 16942  df-plusg 16975  df-0g 17152  df-mgm 18326  df-sgrp 18375  df-mnd 18386  df-grp 18580  df-minusg 18581  df-sbg 18582  df-subg 18752  df-mgp 19721  df-ur 19738  df-ring 19785  df-lmod 20125  df-lss 20194
This theorem is referenced by:  lssacs  20229  lmhmima  20309  lmhmpreima  20310  lmhmeql  20317  lsmcl  20345  dsmmlss  20951  issubassa2  21096  mplind  21278  mhplss  21345  fedgmullem2  31711
  Copyright terms: Public domain W3C validator