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

Theorem lsmspsn 19850
Description: Member of subspace sum of spans of singletons. (Contributed by NM, 8-Apr-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
lsmspsn.v 𝑉 = (Base‘𝑊)
lsmspsn.a + = (+g𝑊)
lsmspsn.f 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
lsmspsn.k 𝐾 = (Base‘𝐹)
lsmspsn.t · = ( ·𝑠𝑊)
lsmspsn.p = (LSSum‘𝑊)
lsmspsn.n 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
lsmspsn.w (𝜑𝑊 ∈ LMod)
lsmspsn.x (𝜑𝑋𝑉)
lsmspsn.y (𝜑𝑌𝑉)
Assertion
Ref Expression
lsmspsn (𝜑 → (𝑈 ∈ ((𝑁‘{𝑋}) (𝑁‘{𝑌})) ↔ ∃𝑗𝐾𝑘𝐾 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌))))
Distinct variable groups:   𝑗,𝑘, +   𝑗,𝐹,𝑘   𝑗,𝐾,𝑘   𝑗,𝑁,𝑘   · ,𝑗,𝑘   𝑈,𝑗,𝑘   𝑗,𝑉,𝑘   𝑗,𝑊,𝑘   𝑗,𝑋,𝑘   𝑗,𝑌,𝑘   𝜑,𝑗,𝑘
Allowed substitution hints:   (𝑗,𝑘)

Proof of Theorem lsmspsn
Dummy variables 𝑣 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lsmspsn.w . . . 4 (𝜑𝑊 ∈ LMod)
2 lsmspsn.x . . . 4 (𝜑𝑋𝑉)
3 lsmspsn.v . . . . 5 𝑉 = (Base‘𝑊)
4 lsmspsn.n . . . . 5 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
53, 4lspsnsubg 19746 . . . 4 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑉) → (𝑁‘{𝑋}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
61, 2, 5syl2anc 586 . . 3 (𝜑 → (𝑁‘{𝑋}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
7 lsmspsn.y . . . 4 (𝜑𝑌𝑉)
83, 4lspsnsubg 19746 . . . 4 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑌𝑉) → (𝑁‘{𝑌}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
91, 7, 8syl2anc 586 . . 3 (𝜑 → (𝑁‘{𝑌}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
10 lsmspsn.a . . . 4 + = (+g𝑊)
11 lsmspsn.p . . . 4 = (LSSum‘𝑊)
1210, 11lsmelval 18768 . . 3 (((𝑁‘{𝑋}) ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ (𝑁‘{𝑌}) ∈ (SubGrp‘𝑊)) → (𝑈 ∈ ((𝑁‘{𝑋}) (𝑁‘{𝑌})) ↔ ∃𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
136, 9, 12syl2anc 586 . 2 (𝜑 → (𝑈 ∈ ((𝑁‘{𝑋}) (𝑁‘{𝑌})) ↔ ∃𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
14 lsmspsn.f . . . . . . . . . 10 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
15 lsmspsn.k . . . . . . . . . 10 𝐾 = (Base‘𝐹)
16 lsmspsn.t . . . . . . . . . 10 · = ( ·𝑠𝑊)
1714, 15, 3, 16, 4lspsnel 19769 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑉) → (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ↔ ∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋)))
181, 2, 17syl2anc 586 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ↔ ∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋)))
1914, 15, 3, 16, 4lspsnel 19769 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑌𝑉) → (𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌}) ↔ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)))
201, 7, 19syl2anc 586 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌}) ↔ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)))
2118, 20anbi12d 632 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ∧ 𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})) ↔ (∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌))))
2221biimpa 479 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ∧ 𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌}))) → (∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)))
2322biantrurd 535 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ∧ 𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌}))) → (𝑈 = (𝑣 + 𝑤) ↔ ((∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤))))
24 r19.41v 3347 . . . . . . 7 (∃𝑘𝐾 ((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ (∃𝑘𝐾 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
2524rexbii 3247 . . . . . 6 (∃𝑗𝐾𝑘𝐾 ((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ ∃𝑗𝐾 (∃𝑘𝐾 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
26 r19.41v 3347 . . . . . 6 (∃𝑗𝐾 (∃𝑘𝐾 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ (∃𝑗𝐾𝑘𝐾 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
27 reeanv 3367 . . . . . . 7 (∃𝑗𝐾𝑘𝐾 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ↔ (∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)))
2827anbi1i 625 . . . . . 6 ((∃𝑗𝐾𝑘𝐾 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ ((∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
2925, 26, 283bitrri 300 . . . . 5 (((∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ ∃𝑗𝐾𝑘𝐾 ((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
3023, 29syl6bb 289 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ∧ 𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌}))) → (𝑈 = (𝑣 + 𝑤) ↔ ∃𝑗𝐾𝑘𝐾 ((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤))))
31302rexbidva 3299 . . 3 (𝜑 → (∃𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})𝑈 = (𝑣 + 𝑤) ↔ ∃𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})∃𝑗𝐾𝑘𝐾 ((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤))))
32 rexrot4 3362 . . 3 (∃𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})∃𝑗𝐾𝑘𝐾 ((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ ∃𝑗𝐾𝑘𝐾𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
3331, 32syl6bb 289 . 2 (𝜑 → (∃𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})𝑈 = (𝑣 + 𝑤) ↔ ∃𝑗𝐾𝑘𝐾𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤))))
341adantr 483 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → 𝑊 ∈ LMod)
35 simprl 769 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → 𝑗𝐾)
362adantr 483 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → 𝑋𝑉)
373, 16, 14, 15, 4, 34, 35, 36lspsneli 19767 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → (𝑗 · 𝑋) ∈ (𝑁‘{𝑋}))
38 simprr 771 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → 𝑘𝐾)
397adantr 483 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → 𝑌𝑉)
403, 16, 14, 15, 4, 34, 38, 39lspsneli 19767 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → (𝑘 · 𝑌) ∈ (𝑁‘{𝑌}))
41 oveq1 7157 . . . . . 6 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) → (𝑣 + 𝑤) = ((𝑗 · 𝑋) + 𝑤))
4241eqeq2d 2832 . . . . 5 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) → (𝑈 = (𝑣 + 𝑤) ↔ 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + 𝑤)))
43 oveq2 7158 . . . . . 6 (𝑤 = (𝑘 · 𝑌) → ((𝑗 · 𝑋) + 𝑤) = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌)))
4443eqeq2d 2832 . . . . 5 (𝑤 = (𝑘 · 𝑌) → (𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + 𝑤) ↔ 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌))))
4542, 44ceqsrex2v 3650 . . . 4 (((𝑗 · 𝑋) ∈ (𝑁‘{𝑋}) ∧ (𝑘 · 𝑌) ∈ (𝑁‘{𝑌})) → (∃𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌))))
4637, 40, 45syl2anc 586 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → (∃𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌))))
47462rexbidva 3299 . 2 (𝜑 → (∃𝑗𝐾𝑘𝐾𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ ∃𝑗𝐾𝑘𝐾 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌))))
4813, 33, 473bitrd 307 1 (𝜑 → (𝑈 ∈ ((𝑁‘{𝑋}) (𝑁‘{𝑌})) ↔ ∃𝑗𝐾𝑘𝐾 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 208  wa 398   = wceq 1533  wcel 2110  wrex 3139  {csn 4560  cfv 6349  (class class class)co 7150  Basecbs 16477  +gcplusg 16559  Scalarcsca 16562   ·𝑠 cvsca 16563  SubGrpcsubg 18267  LSSumclsm 18753  LModclmod 19628  LSpanclspn 19737
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2173  ax-ext 2793  ax-rep 5182  ax-sep 5195  ax-nul 5202  ax-pow 5258  ax-pr 5321  ax-un 7455  ax-cnex 10587  ax-resscn 10588  ax-1cn 10589  ax-icn 10590  ax-addcl 10591  ax-addrcl 10592  ax-mulcl 10593  ax-mulrcl 10594  ax-mulcom 10595  ax-addass 10596  ax-mulass 10597  ax-distr 10598  ax-i2m1 10599  ax-1ne0 10600  ax-1rid 10601  ax-rnegex 10602  ax-rrecex 10603  ax-cnre 10604  ax-pre-lttri 10605  ax-pre-lttrn 10606  ax-pre-ltadd 10607  ax-pre-mulgt0 10608
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3772  df-csb 3883  df-dif 3938  df-un 3940  df-in 3942  df-ss 3951  df-pss 3953  df-nul 4291  df-if 4467  df-pw 4540  df-sn 4561  df-pr 4563  df-tp 4565  df-op 4567  df-uni 4832  df-int 4869  df-iun 4913  df-br 5059  df-opab 5121  df-mpt 5139  df-tr 5165  df-id 5454  df-eprel 5459  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5508  df-we 5510  df-xp 5555  df-rel 5556  df-cnv 5557  df-co 5558  df-dm 5559  df-rn 5560  df-res 5561  df-ima 5562  df-pred 6142  df-ord 6188  df-on 6189  df-lim 6190  df-suc 6191  df-iota 6308  df-fun 6351  df-fn 6352  df-f 6353  df-f1 6354  df-fo 6355  df-f1o 6356  df-fv 6357  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-om 7575  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-er 8283  df-en 8504  df-dom 8505  df-sdom 8506  df-pnf 10671  df-mnf 10672  df-xr 10673  df-ltxr 10674  df-le 10675  df-sub 10866  df-neg 10867  df-nn 11633  df-2 11694  df-ndx 16480  df-slot 16481  df-base 16483  df-sets 16484  df-ress 16485  df-plusg 16572  df-0g 16709  df-mgm 17846  df-sgrp 17895  df-mnd 17906  df-grp 18100  df-minusg 18101  df-sbg 18102  df-subg 18270  df-lsm 18755  df-mgp 19234  df-ur 19246  df-ring 19293  df-lmod 19630  df-lss 19698  df-lsp 19738
This theorem is referenced by:  lsppr  19859  baerlem3lem2  38840  baerlem5alem2  38841  baerlem5blem2  38842
  Copyright terms: Public domain W3C validator