Users' Mathboxes Mathbox for Stefan O'Rear < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lsmfgcl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lsmfgcl 39015
Description: The sum of two finitely generated submodules is finitely generated. (Contributed by Stefan O'Rear, 24-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
lsmfgcl.u 𝑈 = (LSubSp‘𝑊)
lsmfgcl.p = (LSSum‘𝑊)
lsmfgcl.d 𝐷 = (𝑊s 𝐴)
lsmfgcl.e 𝐸 = (𝑊s 𝐵)
lsmfgcl.f 𝐹 = (𝑊s (𝐴 𝐵))
lsmfgcl.w (𝜑𝑊 ∈ LMod)
lsmfgcl.a (𝜑𝐴𝑈)
lsmfgcl.b (𝜑𝐵𝑈)
lsmfgcl.df (𝜑𝐷 ∈ LFinGen)
lsmfgcl.ef (𝜑𝐸 ∈ LFinGen)
Assertion
Ref Expression
lsmfgcl (𝜑𝐹 ∈ LFinGen)

Proof of Theorem lsmfgcl
Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lsmfgcl.f . 2 𝐹 = (𝑊s (𝐴 𝐵))
2 lsmfgcl.df . . . 4 (𝜑𝐷 ∈ LFinGen)
3 lsmfgcl.w . . . . 5 (𝜑𝑊 ∈ LMod)
4 lsmfgcl.a . . . . 5 (𝜑𝐴𝑈)
5 lsmfgcl.d . . . . . 6 𝐷 = (𝑊s 𝐴)
6 lsmfgcl.u . . . . . 6 𝑈 = (LSubSp‘𝑊)
7 eqid 2772 . . . . . 6 (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
8 eqid 2772 . . . . . 6 (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
95, 6, 7, 8islssfg2 39012 . . . . 5 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑈) → (𝐷 ∈ LFinGen ↔ ∃𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)((LSpan‘𝑊)‘𝑎) = 𝐴))
103, 4, 9syl2anc 576 . . . 4 (𝜑 → (𝐷 ∈ LFinGen ↔ ∃𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)((LSpan‘𝑊)‘𝑎) = 𝐴))
112, 10mpbid 224 . . 3 (𝜑 → ∃𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)((LSpan‘𝑊)‘𝑎) = 𝐴)
12 lsmfgcl.ef . . . . . . . 8 (𝜑𝐸 ∈ LFinGen)
13 lsmfgcl.b . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵𝑈)
14 lsmfgcl.e . . . . . . . . . 10 𝐸 = (𝑊s 𝐵)
1514, 6, 7, 8islssfg2 39012 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵𝑈) → (𝐸 ∈ LFinGen ↔ ∃𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)((LSpan‘𝑊)‘𝑏) = 𝐵))
163, 13, 15syl2anc 576 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐸 ∈ LFinGen ↔ ∃𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)((LSpan‘𝑊)‘𝑏) = 𝐵))
1712, 16mpbid 224 . . . . . . 7 (𝜑 → ∃𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)((LSpan‘𝑊)‘𝑏) = 𝐵)
1817adantr 473 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) → ∃𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)((LSpan‘𝑊)‘𝑏) = 𝐵)
19 inss1 4087 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ⊆ 𝒫 (Base‘𝑊)
2019sseli 3850 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) → 𝑎 ∈ 𝒫 (Base‘𝑊))
2120elpwid 4428 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) → 𝑎 ⊆ (Base‘𝑊))
2219sseli 3850 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) → 𝑏 ∈ 𝒫 (Base‘𝑊))
2322elpwid 4428 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) → 𝑏 ⊆ (Base‘𝑊))
24 lsmfgcl.p . . . . . . . . . . . . . 14 = (LSSum‘𝑊)
258, 7, 24lsmsp2 19571 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑎 ⊆ (Base‘𝑊) ∧ 𝑏 ⊆ (Base‘𝑊)) → (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) ((LSpan‘𝑊)‘𝑏)) = ((LSpan‘𝑊)‘(𝑎𝑏)))
263, 21, 23, 25syl3an 1140 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) → (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) ((LSpan‘𝑊)‘𝑏)) = ((LSpan‘𝑊)‘(𝑎𝑏)))
27263expb 1100 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin))) → (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) ((LSpan‘𝑊)‘𝑏)) = ((LSpan‘𝑊)‘(𝑎𝑏)))
2827oveq2d 6986 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin))) → (𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) ((LSpan‘𝑊)‘𝑏))) = (𝑊s ((LSpan‘𝑊)‘(𝑎𝑏))))
293adantr 473 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin))) → 𝑊 ∈ LMod)
30 unss 4044 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑎 ⊆ (Base‘𝑊) ∧ 𝑏 ⊆ (Base‘𝑊)) ↔ (𝑎𝑏) ⊆ (Base‘𝑊))
3130biimpi 208 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 ⊆ (Base‘𝑊) ∧ 𝑏 ⊆ (Base‘𝑊)) → (𝑎𝑏) ⊆ (Base‘𝑊))
3221, 23, 31syl2an 586 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) → (𝑎𝑏) ⊆ (Base‘𝑊))
3332adantl 474 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin))) → (𝑎𝑏) ⊆ (Base‘𝑊))
34 inss2 4088 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ⊆ Fin
3534sseli 3850 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) → 𝑎 ∈ Fin)
3634sseli 3850 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) → 𝑏 ∈ Fin)
37 unfi 8572 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑎 ∈ Fin ∧ 𝑏 ∈ Fin) → (𝑎𝑏) ∈ Fin)
3835, 36, 37syl2an 586 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) → (𝑎𝑏) ∈ Fin)
3938adantl 474 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin))) → (𝑎𝑏) ∈ Fin)
40 eqid 2772 . . . . . . . . . . . 12 (𝑊s ((LSpan‘𝑊)‘(𝑎𝑏))) = (𝑊s ((LSpan‘𝑊)‘(𝑎𝑏)))
417, 8, 40islssfgi 39013 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑎𝑏) ⊆ (Base‘𝑊) ∧ (𝑎𝑏) ∈ Fin) → (𝑊s ((LSpan‘𝑊)‘(𝑎𝑏))) ∈ LFinGen)
4229, 33, 39, 41syl3anc 1351 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin))) → (𝑊s ((LSpan‘𝑊)‘(𝑎𝑏))) ∈ LFinGen)
4328, 42eqeltrd 2860 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin))) → (𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) ((LSpan‘𝑊)‘𝑏))) ∈ LFinGen)
4443anassrs 460 . . . . . . . 8 (((𝜑𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) → (𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) ((LSpan‘𝑊)‘𝑏))) ∈ LFinGen)
45 oveq2 6978 . . . . . . . . . 10 (((LSpan‘𝑊)‘𝑏) = 𝐵 → (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) ((LSpan‘𝑊)‘𝑏)) = (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) 𝐵))
4645oveq2d 6986 . . . . . . . . 9 (((LSpan‘𝑊)‘𝑏) = 𝐵 → (𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) ((LSpan‘𝑊)‘𝑏))) = (𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) 𝐵)))
4746eleq1d 2844 . . . . . . . 8 (((LSpan‘𝑊)‘𝑏) = 𝐵 → ((𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) ((LSpan‘𝑊)‘𝑏))) ∈ LFinGen ↔ (𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) 𝐵)) ∈ LFinGen))
4844, 47syl5ibcom 237 . . . . . . 7 (((𝜑𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) ∧ 𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) → (((LSpan‘𝑊)‘𝑏) = 𝐵 → (𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) 𝐵)) ∈ LFinGen))
4948rexlimdva 3223 . . . . . 6 ((𝜑𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) → (∃𝑏 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)((LSpan‘𝑊)‘𝑏) = 𝐵 → (𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) 𝐵)) ∈ LFinGen))
5018, 49mpd 15 . . . . 5 ((𝜑𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) → (𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) 𝐵)) ∈ LFinGen)
51 oveq1 6977 . . . . . . 7 (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) = 𝐴 → (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) 𝐵) = (𝐴 𝐵))
5251oveq2d 6986 . . . . . 6 (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) = 𝐴 → (𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) 𝐵)) = (𝑊s (𝐴 𝐵)))
5352eleq1d 2844 . . . . 5 (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) = 𝐴 → ((𝑊s (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) 𝐵)) ∈ LFinGen ↔ (𝑊s (𝐴 𝐵)) ∈ LFinGen))
5450, 53syl5ibcom 237 . . . 4 ((𝜑𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)) → (((LSpan‘𝑊)‘𝑎) = 𝐴 → (𝑊s (𝐴 𝐵)) ∈ LFinGen))
5554rexlimdva 3223 . . 3 (𝜑 → (∃𝑎 ∈ (𝒫 (Base‘𝑊) ∩ Fin)((LSpan‘𝑊)‘𝑎) = 𝐴 → (𝑊s (𝐴 𝐵)) ∈ LFinGen))
5611, 55mpd 15 . 2 (𝜑 → (𝑊s (𝐴 𝐵)) ∈ LFinGen)
571, 56syl5eqel 2864 1 (𝜑𝐹 ∈ LFinGen)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 198  wa 387   = wceq 1507  wcel 2048  wrex 3083  cun 3823  cin 3824  wss 3825  𝒫 cpw 4416  cfv 6182  (class class class)co 6970  Fincfn 8298  Basecbs 16329  s cress 16330  LSSumclsm 18510  LModclmod 19346  LSubSpclss 19415  LSpanclspn 19455  LFinGenclfig 39008
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1758  ax-4 1772  ax-5 1869  ax-6 1928  ax-7 1964  ax-8 2050  ax-9 2057  ax-10 2077  ax-11 2091  ax-12 2104  ax-13 2299  ax-ext 2745  ax-rep 5043  ax-sep 5054  ax-nul 5061  ax-pow 5113  ax-pr 5180  ax-un 7273  ax-cnex 10383  ax-resscn 10384  ax-1cn 10385  ax-icn 10386  ax-addcl 10387  ax-addrcl 10388  ax-mulcl 10389  ax-mulrcl 10390  ax-mulcom 10391  ax-addass 10392  ax-mulass 10393  ax-distr 10394  ax-i2m1 10395  ax-1ne0 10396  ax-1rid 10397  ax-rnegex 10398  ax-rrecex 10399  ax-cnre 10400  ax-pre-lttri 10401  ax-pre-lttrn 10402  ax-pre-ltadd 10403  ax-pre-mulgt0 10404
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 834  df-3or 1069  df-3an 1070  df-tru 1510  df-ex 1743  df-nf 1747  df-sb 2014  df-mo 2544  df-eu 2580  df-clab 2754  df-cleq 2765  df-clel 2840  df-nfc 2912  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3087  df-rex 3088  df-reu 3089  df-rmo 3090  df-rab 3091  df-v 3411  df-sbc 3678  df-csb 3783  df-dif 3828  df-un 3830  df-in 3832  df-ss 3839  df-pss 3841  df-nul 4174  df-if 4345  df-pw 4418  df-sn 4436  df-pr 4438  df-tp 4440  df-op 4442  df-uni 4707  df-int 4744  df-iun 4788  df-br 4924  df-opab 4986  df-mpt 5003  df-tr 5025  df-id 5305  df-eprel 5310  df-po 5319  df-so 5320  df-fr 5359  df-we 5361  df-xp 5406  df-rel 5407  df-cnv 5408  df-co 5409  df-dm 5410  df-rn 5411  df-res 5412  df-ima 5413  df-pred 5980  df-ord 6026  df-on 6027  df-lim 6028  df-suc 6029  df-iota 6146  df-fun 6184  df-fn 6185  df-f 6186  df-f1 6187  df-fo 6188  df-f1o 6189  df-fv 6190  df-riota 6931  df-ov 6973  df-oprab 6974  df-mpo 6975  df-om 7391  df-1st 7494  df-2nd 7495  df-wrecs 7743  df-recs 7805  df-rdg 7843  df-oadd 7901  df-er 8081  df-en 8299  df-dom 8300  df-sdom 8301  df-fin 8302  df-pnf 10468  df-mnf 10469  df-xr 10470  df-ltxr 10471  df-le 10472  df-sub 10664  df-neg 10665  df-nn 11432  df-2 11496  df-3 11497  df-4 11498  df-5 11499  df-6 11500  df-ndx 16332  df-slot 16333  df-base 16335  df-sets 16336  df-ress 16337  df-plusg 16424  df-sca 16427  df-vsca 16428  df-0g 16561  df-mgm 17700  df-sgrp 17742  df-mnd 17753  df-submnd 17794  df-grp 17884  df-minusg 17885  df-sbg 17886  df-subg 18050  df-cntz 18208  df-lsm 18512  df-cmn 18658  df-abl 18659  df-mgp 18953  df-ur 18965  df-ring 19012  df-lmod 19348  df-lss 19416  df-lsp 19456  df-lfig 39009
This theorem is referenced by:  lmhmfgsplit  39027
  Copyright terms: Public domain W3C validator