Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lincresunit3lem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lincresunit3lem1 49287
Description: Lemma 1 for lincresunit3 49289. (Contributed by AV, 17-May-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
lincresunit.b 𝐵 = (Base‘𝑀)
lincresunit.r 𝑅 = (Scalar‘𝑀)
lincresunit.e 𝐸 = (Base‘𝑅)
lincresunit.u 𝑈 = (Unit‘𝑅)
lincresunit.0 0 = (0g𝑅)
lincresunit.z 𝑍 = (0g𝑀)
lincresunit.n 𝑁 = (invg𝑅)
lincresunit.i 𝐼 = (invr𝑅)
lincresunit.t · = (.r𝑅)
lincresunit.g 𝐺 = (𝑠 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}) ↦ ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑠)))
Assertion
Ref Expression
lincresunit3lem1 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → ((𝑁‘(𝐹𝑋))( ·𝑠𝑀)((𝐺𝑧)( ·𝑠𝑀)𝑧)) = ((𝐹𝑧)( ·𝑠𝑀)𝑧))
Distinct variable groups:   𝐵,𝑠   𝐸,𝑠   𝐹,𝑠   𝑀,𝑠   𝑆,𝑠   𝑋,𝑠   𝑈,𝑠   𝐼,𝑠   𝑁,𝑠   · ,𝑠   𝑧,𝑠
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑧)   𝑅(𝑧, 𝑠)   𝑆(𝑧)   · (𝑧)   𝑈(𝑧)   𝐸(𝑧)   𝐹(𝑧)   𝐺(𝑧, 𝑠)   𝐼(𝑧)   𝑀(𝑧)   𝑁(𝑧)   𝑋(𝑧)   0 (𝑧, 𝑠)   𝑍(𝑧, 𝑠)

Proof of Theorem lincresunit3lem1
StepHypRef Expression
1 lincresunit.g . . . . 5 𝐺 = (𝑠 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}) ↦ ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑠)))
2 fveq2 6881 . . . . . 6 (𝑠 = 𝑧 → (𝐹𝑠) = (𝐹𝑧))
32oveq2d 7428 . . . . 5 (𝑠 = 𝑧 → ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑠)) = ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)))
4 simpr3 1214 . . . . 5 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → 𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))
5 ovexd 7447 . . . . 5 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)) ∈ V)
61, 3, 4, 5fvmptd3 7013 . . . 4 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → (𝐺𝑧) = ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)))
76oveq1d 7427 . . 3 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → ((𝐺𝑧)( ·𝑠𝑀)𝑧) = (((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧))( ·𝑠𝑀)𝑧))
87oveq2d 7428 . 2 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → ((𝑁‘(𝐹𝑋))( ·𝑠𝑀)((𝐺𝑧)( ·𝑠𝑀)𝑧)) = ((𝑁‘(𝐹𝑋))( ·𝑠𝑀)(((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧))( ·𝑠𝑀)𝑧)))
9 simp2 1154 . . . 4 ((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) → 𝑀 ∈ LMod)
109adantr 485 . . 3 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → 𝑀 ∈ LMod)
11 lincresunit.r . . . . . 6 𝑅 = (Scalar‘𝑀)
1211lmodfgrp 21001 . . . . 5 (𝑀 ∈ LMod → 𝑅 ∈ Grp)
13123ad2ant2 1151 . . . 4 ((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) → 𝑅 ∈ Grp)
14 lincresunit.e . . . . . 6 𝐸 = (Base‘𝑅)
15 lincresunit.u . . . . . 6 𝑈 = (Unit‘𝑅)
1614, 15unitcl 20464 . . . . 5 ((𝐹𝑋) ∈ 𝑈 → (𝐹𝑋) ∈ 𝐸)
17163ad2ant2 1151 . . . 4 ((𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋})) → (𝐹𝑋) ∈ 𝐸)
18 lincresunit.n . . . . 5 𝑁 = (invg𝑅)
1914, 18grpinvcl 19060 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝐸) → (𝑁‘(𝐹𝑋)) ∈ 𝐸)
2013, 17, 19syl2an 607 . . 3 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → (𝑁‘(𝐹𝑋)) ∈ 𝐸)
21 3simpa 1165 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋})) → (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈))
2221anim2i 628 . . . 4 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → ((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈)))
23 eldifi 4084 . . . . . 6 (𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}) → 𝑧𝑆)
24233ad2ant3 1152 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋})) → 𝑧𝑆)
2524adantl 486 . . . 4 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → 𝑧𝑆)
26 lincresunit.b . . . . 5 𝐵 = (Base‘𝑀)
27 lincresunit.0 . . . . 5 0 = (0g𝑅)
28 lincresunit.z . . . . 5 𝑍 = (0g𝑀)
29 lincresunit.i . . . . 5 𝐼 = (invr𝑅)
30 lincresunit.t . . . . 5 · = (.r𝑅)
3126, 11, 14, 15, 27, 28, 18, 29, 30, 1lincresunitlem2 49284 . . . 4 ((((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈)) ∧ 𝑧𝑆) → ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)) ∈ 𝐸)
3222, 25, 31syl2anc 595 . . 3 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)) ∈ 𝐸)
33 elpwi 4568 . . . . . . . . 9 (𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑆𝐵)
3433sseld 3935 . . . . . . . 8 (𝑆 ∈ 𝒫 𝐵 → (𝑧𝑆𝑧𝐵))
3523, 34syl5com 32 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}) → (𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑧𝐵))
36353ad2ant3 1152 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋})) → (𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑧𝐵))
3736com12 33 . . . . 5 (𝑆 ∈ 𝒫 𝐵 → ((𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋})) → 𝑧𝐵))
38373ad2ant1 1150 . . . 4 ((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) → ((𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋})) → 𝑧𝐵))
3938imp 411 . . 3 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → 𝑧𝐵)
40 eqid 2762 . . . . 5 ( ·𝑠𝑀) = ( ·𝑠𝑀)
4126, 11, 40, 14, 30lmodvsass 21019 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ ((𝑁‘(𝐹𝑋)) ∈ 𝐸 ∧ ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)) ∈ 𝐸𝑧𝐵)) → (((𝑁‘(𝐹𝑋)) · ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)))( ·𝑠𝑀)𝑧) = ((𝑁‘(𝐹𝑋))( ·𝑠𝑀)(((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧))( ·𝑠𝑀)𝑧)))
4241eqcomd 2768 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ ((𝑁‘(𝐹𝑋)) ∈ 𝐸 ∧ ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)) ∈ 𝐸𝑧𝐵)) → ((𝑁‘(𝐹𝑋))( ·𝑠𝑀)(((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧))( ·𝑠𝑀)𝑧)) = (((𝑁‘(𝐹𝑋)) · ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)))( ·𝑠𝑀)𝑧))
4310, 20, 32, 39, 42syl13anc 1398 . 2 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → ((𝑁‘(𝐹𝑋))( ·𝑠𝑀)(((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧))( ·𝑠𝑀)𝑧)) = (((𝑁‘(𝐹𝑋)) · ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)))( ·𝑠𝑀)𝑧))
4411lmodring 21000 . . . . . 6 (𝑀 ∈ LMod → 𝑅 ∈ Ring)
45443ad2ant2 1151 . . . . 5 ((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) → 𝑅 ∈ Ring)
4645adantr 485 . . . 4 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → 𝑅 ∈ Ring)
47 elmapi 8844 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) → 𝐹:𝑆𝐸)
48 ffvelcdm 7076 . . . . . . 7 ((𝐹:𝑆𝐸𝑧𝑆) → (𝐹𝑧) ∈ 𝐸)
4947, 23, 48syl2an 607 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ 𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋})) → (𝐹𝑧) ∈ 𝐸)
50493adant2 1148 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋})) → (𝐹𝑧) ∈ 𝐸)
5150adantl 486 . . . 4 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → (𝐹𝑧) ∈ 𝐸)
52 simp2 1154 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋})) → (𝐹𝑋) ∈ 𝑈)
5352adantl 486 . . . 4 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → (𝐹𝑋) ∈ 𝑈)
5414, 15, 18, 29, 30invginvrid 49175 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝐹𝑧) ∈ 𝐸 ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈) → ((𝑁‘(𝐹𝑋)) · ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧))) = (𝐹𝑧))
5546, 51, 53, 54syl3anc 1397 . . 3 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → ((𝑁‘(𝐹𝑋)) · ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧))) = (𝐹𝑧))
5655oveq1d 7427 . 2 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → (((𝑁‘(𝐹𝑋)) · ((𝐼‘(𝑁‘(𝐹𝑋))) · (𝐹𝑧)))( ·𝑠𝑀)𝑧) = ((𝐹𝑧)( ·𝑠𝑀)𝑧))
578, 43, 563eqtrd 2801 1 (((𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆) ∧ (𝐹 ∈ (𝐸m 𝑆) ∧ (𝐹𝑋) ∈ 𝑈𝑧 ∈ (𝑆 ∖ {𝑋}))) → ((𝑁‘(𝐹𝑋))( ·𝑠𝑀)((𝐺𝑧)( ·𝑠𝑀)𝑧)) = ((𝐹𝑧)( ·𝑠𝑀)𝑧))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 400  w3a 1102   = wceq 1569  wcel 2142  Vcvv 3454  cdif 3901  𝒫 cpw 4561  {csn 4588  cmpt 5191  wf 6532  cfv 6536  (class class class)co 7412  m cmap 8822  Basecbs 17275  .rcmulr 17317  Scalarcsca 17319   ·𝑠 cvsca 17320  0gc0g 17498  Grpcgrp 19006  invgcminusg 19007  Ringcrg 20321  Unitcui 20444  invrcinvr 20476  LModclmod 20992
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1824  ax-4 1838  ax-5 1939  ax-6 1996  ax-7 2037  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5335  ax-pr 5403  ax-un 7734  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 proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1103  df-3an 1104  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1809  df-nf 1813  df-sb 2096  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3456  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4595  df-uni 4872  df-iun 4957  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5555  df-eprel 5560  df-po 5568  df-so 5569  df-fr 5613  df-we 5615  df-xp 5666  df-rel 5667  df-cnv 5668  df-co 5669  df-dm 5670  df-rn 5671  df-res 5672  df-ima 5673  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-tpos 8220  df-frecs 8276  df-wrecs 8307  df-recs 8356  df-rdg 8395  df-er 8692  df-map 8824  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11449  df-neg 11450  df-nn 12240  df-2 12309  df-3 12310  df-sets 17230  df-slot 17248  df-ndx 17260  df-base 17276  df-ress 17297  df-plusg 17329  df-mulr 17330  df-0g 17500  df-mgm 18704  df-sgrp 18783  df-mnd 18799  df-grp 19009  df-minusg 19010  df-cmn 19858  df-abl 19859  df-mgp 20223  df-rng 20237  df-ur 20270  df-ring 20323  df-oppr 20426  df-dvdsr 20446  df-unit 20447  df-invr 20477  df-lmod 20994
This theorem is used by:  lincresunit3lem2  49288
  Copyright terms: Public domain W3C validator