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

Theorem lsmspsn 19372
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 19268 . . . 4 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑉) → (𝑁‘{𝑋}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
61, 2, 5syl2anc 579 . . 3 (𝜑 → (𝑁‘{𝑋}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
7 lsmspsn.y . . . 4 (𝜑𝑌𝑉)
83, 4lspsnsubg 19268 . . . 4 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑌𝑉) → (𝑁‘{𝑌}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
91, 7, 8syl2anc 579 . . 3 (𝜑 → (𝑁‘{𝑌}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
10 lsmspsn.a . . . 4 + = (+g𝑊)
11 lsmspsn.p . . . 4 = (LSSum‘𝑊)
1210, 11lsmelval 18344 . . 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 579 . 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 19291 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑉) → (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ↔ ∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋)))
181, 2, 17syl2anc 579 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ↔ ∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋)))
1914, 15, 3, 16, 4lspsnel 19291 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑌𝑉) → (𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌}) ↔ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)))
201, 7, 19syl2anc 579 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌}) ↔ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)))
2118, 20anbi12d 624 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ∧ 𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})) ↔ (∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌))))
2221biimpa 468 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ∧ 𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌}))) → (∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)))
2322biantrurd 528 . . . . 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 3236 . . . . . . 7 (∃𝑘𝐾 ((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ (∃𝑘𝐾 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
2524rexbii 3188 . . . . . 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 3236 . . . . . 6 (∃𝑗𝐾 (∃𝑘𝐾 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ (∃𝑗𝐾𝑘𝐾 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
27 reeanv 3254 . . . . . . 7 (∃𝑗𝐾𝑘𝐾 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ↔ (∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)))
2827anbi1i 617 . . . . . 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 289 . . . . 5 (((∃𝑗𝐾 𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ ∃𝑘𝐾 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ ∃𝑗𝐾𝑘𝐾 ((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)))
3023, 29syl6bb 278 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ∧ 𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌}))) → (𝑈 = (𝑣 + 𝑤) ↔ ∃𝑗𝐾𝑘𝐾 ((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤))))
31302rexbidva 3203 . . 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 3250 . . 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 278 . 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 472 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → 𝑊 ∈ LMod)
35 simprl 787 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → 𝑗𝐾)
362adantr 472 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → 𝑋𝑉)
373, 16, 14, 15, 4, 34, 35, 36lspsneli 19289 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → (𝑗 · 𝑋) ∈ (𝑁‘{𝑋}))
38 simprr 789 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → 𝑘𝐾)
397adantr 472 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → 𝑌𝑉)
403, 16, 14, 15, 4, 34, 38, 39lspsneli 19289 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → (𝑘 · 𝑌) ∈ (𝑁‘{𝑌}))
41 oveq1 6853 . . . . . 6 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) → (𝑣 + 𝑤) = ((𝑗 · 𝑋) + 𝑤))
4241eqeq2d 2775 . . . . 5 (𝑣 = (𝑗 · 𝑋) → (𝑈 = (𝑣 + 𝑤) ↔ 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + 𝑤)))
43 oveq2 6854 . . . . . 6 (𝑤 = (𝑘 · 𝑌) → ((𝑗 · 𝑋) + 𝑤) = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌)))
4443eqeq2d 2775 . . . . 5 (𝑤 = (𝑘 · 𝑌) → (𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + 𝑤) ↔ 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌))))
4542, 44ceqsrex2v 3492 . . . 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 579 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑗𝐾𝑘𝐾)) → (∃𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})∃𝑤 ∈ (𝑁‘{𝑌})((𝑣 = (𝑗 · 𝑋) ∧ 𝑤 = (𝑘 · 𝑌)) ∧ 𝑈 = (𝑣 + 𝑤)) ↔ 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌))))
47462rexbidva 3203 . 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 296 1 (𝜑 → (𝑈 ∈ ((𝑁‘{𝑋}) (𝑁‘{𝑌})) ↔ ∃𝑗𝐾𝑘𝐾 𝑈 = ((𝑗 · 𝑋) + (𝑘 · 𝑌))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 197  wa 384   = wceq 1652  wcel 2155  wrex 3056  {csn 4336  cfv 6070  (class class class)co 6846  Basecbs 16146  +gcplusg 16230  Scalarcsca 16233   ·𝑠 cvsca 16234  SubGrpcsubg 17868  LSSumclsm 18329  LModclmod 19148  LSpanclspn 19259
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4932  ax-sep 4943  ax-nul 4951  ax-pow 5003  ax-pr 5064  ax-un 7151  ax-cnex 10249  ax-resscn 10250  ax-1cn 10251  ax-icn 10252  ax-addcl 10253  ax-addrcl 10254  ax-mulcl 10255  ax-mulrcl 10256  ax-mulcom 10257  ax-addass 10258  ax-mulass 10259  ax-distr 10260  ax-i2m1 10261  ax-1ne0 10262  ax-1rid 10263  ax-rnegex 10264  ax-rrecex 10265  ax-cnre 10266  ax-pre-lttri 10267  ax-pre-lttrn 10268  ax-pre-ltadd 10269  ax-pre-mulgt0 10270
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3599  df-csb 3694  df-dif 3737  df-un 3739  df-in 3741  df-ss 3748  df-pss 3750  df-nul 4082  df-if 4246  df-pw 4319  df-sn 4337  df-pr 4339  df-tp 4341  df-op 4343  df-uni 4597  df-int 4636  df-iun 4680  df-br 4812  df-opab 4874  df-mpt 4891  df-tr 4914  df-id 5187  df-eprel 5192  df-po 5200  df-so 5201  df-fr 5238  df-we 5240  df-xp 5285  df-rel 5286  df-cnv 5287  df-co 5288  df-dm 5289  df-rn 5290  df-res 5291  df-ima 5292  df-pred 5867  df-ord 5913  df-on 5914  df-lim 5915  df-suc 5916  df-iota 6033  df-fun 6072  df-fn 6073  df-f 6074  df-f1 6075  df-fo 6076  df-f1o 6077  df-fv 6078  df-riota 6807  df-ov 6849  df-oprab 6850  df-mpt2 6851  df-om 7268  df-1st 7370  df-2nd 7371  df-wrecs 7614  df-recs 7676  df-rdg 7714  df-er 7951  df-en 8165  df-dom 8166  df-sdom 8167  df-pnf 10334  df-mnf 10335  df-xr 10336  df-ltxr 10337  df-le 10338  df-sub 10527  df-neg 10528  df-nn 11280  df-2 11340  df-ndx 16149  df-slot 16150  df-base 16152  df-sets 16153  df-ress 16154  df-plusg 16243  df-0g 16384  df-mgm 17524  df-sgrp 17566  df-mnd 17577  df-grp 17708  df-minusg 17709  df-sbg 17710  df-subg 17871  df-lsm 18331  df-mgp 18773  df-ur 18785  df-ring 18832  df-lmod 19150  df-lss 19218  df-lsp 19260
This theorem is referenced by:  lsppr  19381  baerlem3lem2  37689  baerlem5alem2  37690  baerlem5blem2  37691
  Copyright terms: Public domain W3C validator