Theorem lsmsp 20348

Description: Subspace sum in terms of span. (Contributed by NM, 6-Feb-2014.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 21-Jun-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
lsmsp.s	⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
lsmsp.n	⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
lsmsp.p	⊢ ⊕ = (LSSum‘𝑊)

Assertion

Ref	Expression
lsmsp	⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → (𝑇 ⊕ 𝑈) = (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)))

Proof of Theorem lsmsp

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp1 1135	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → 𝑊 ∈ LMod)
2		eqid 2738	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
3		lsmsp.s	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
4	2, 3	lssss 20198	. . . . . . 7 ⊢ (𝑇 ∈ 𝑆 → 𝑇 ⊆ (Base‘𝑊))
5	4	3ad2ant2 1133	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → 𝑇 ⊆ (Base‘𝑊))
6	2, 3	lssss 20198	. . . . . . 7 ⊢ (𝑈 ∈ 𝑆 → 𝑈 ⊆ (Base‘𝑊))
7	6	3ad2ant3 1134	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → 𝑈 ⊆ (Base‘𝑊))
8	5, 7	unssd 4120	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → (𝑇 ∪ 𝑈) ⊆ (Base‘𝑊))
9		lsmsp.n	. . . . . 6 ⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
10	2, 9	lspssid 20247	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑇 ∪ 𝑈) ⊆ (Base‘𝑊)) → (𝑇 ∪ 𝑈) ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)))
11	1, 8, 10	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → (𝑇 ∪ 𝑈) ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)))
12	11	unssad 4121	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → 𝑇 ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)))
13	11	unssbd 4122	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → 𝑈 ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)))
14	3	lsssssubg 20220	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑆 ⊆ (SubGrp‘𝑊))
15	14	3ad2ant1 1132	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → 𝑆 ⊆ (SubGrp‘𝑊))
16		simp2 1136	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → 𝑇 ∈ 𝑆)
17	15, 16	sseldd 3922	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → 𝑇 ∈ (SubGrp‘𝑊))
18		simp3 1137	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → 𝑈 ∈ 𝑆)
19	15, 18	sseldd 3922	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊))
20	2, 3, 9	lspcl 20238	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑇 ∪ 𝑈) ⊆ (Base‘𝑊)) → (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)) ∈ 𝑆)
21	1, 8, 20	syl2anc 584	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)) ∈ 𝑆)
22	15, 21	sseldd 3922	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)) ∈ (SubGrp‘𝑊))
23		lsmsp.p	. . . . 5 ⊢ ⊕ = (LSSum‘𝑊)
24	23	lsmlub 19270	. . . 4 ⊢ ((𝑇 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)) ∈ (SubGrp‘𝑊)) → ((𝑇 ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)) ∧ 𝑈 ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈))) ↔ (𝑇 ⊕ 𝑈) ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈))))
25	17, 19, 22, 24	syl3anc 1370	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → ((𝑇 ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)) ∧ 𝑈 ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈))) ↔ (𝑇 ⊕ 𝑈) ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈))))
26	12, 13, 25	mpbi2and 709	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → (𝑇 ⊕ 𝑈) ⊆ (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)))
27	3, 23	lsmcl 20345	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → (𝑇 ⊕ 𝑈) ∈ 𝑆)
28	23	lsmunss 19264	. . . 4 ⊢ ((𝑇 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊)) → (𝑇 ∪ 𝑈) ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑈))
29	17, 19, 28	syl2anc 584	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → (𝑇 ∪ 𝑈) ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑈))
30	3, 9	lspssp 20250	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑇 ⊕ 𝑈) ∈ 𝑆 ∧ (𝑇 ∪ 𝑈) ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑈)) → (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)) ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑈))
31	1, 27, 29, 30	syl3anc 1370	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)) ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑈))
32	26, 31	eqssd 3938	1 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈 ∈ 𝑆) → (𝑇 ⊕ 𝑈) = (𝑁‘(𝑇 ∪ 𝑈)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1086   = wceq 1539   ∈ wcel 2106   ∪ cun 3885   ⊆ wss 3887  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275  Basecbs 16912  SubGrpcsubg 18749  LSSumclsm 19239  LModclmod 20123  LSubSpclss 20193  LSpanclspn 20233

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-rep 5209  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-int 4880  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-submnd 18431  df-grp 18580  df-minusg 18581  df-sbg 18582  df-subg 18752  df-cntz 18923  df-lsm 19241  df-cmn 19388  df-abl 19389  df-mgp 19721  df-ur 19738  df-ring 19785  df-lmod 20125  df-lss 20194  df-lsp 20234

This theorem is referenced by:  lsmsp2  20349  lsmpr  20351  lsppr  20355  lsmidllsp  31588  islshpsm  36994  lshpnel2N  36999  lkrlsp3  37118  djhlsmcl  39428  dochsatshp  39465