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

Theorem lssnlm 23296
Description: A subspace of a normed module is a normed module. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
lssnlm.x 𝑋 = (𝑊s 𝑈)
lssnlm.s 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
Assertion
Ref Expression
lssnlm ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) → 𝑋 ∈ NrmMod)

Proof of Theorem lssnlm
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 nlmngp 23272 . . . 4 (𝑊 ∈ NrmMod → 𝑊 ∈ NrmGrp)
2 nlmlmod 23273 . . . . 5 (𝑊 ∈ NrmMod → 𝑊 ∈ LMod)
3 lssnlm.s . . . . . 6 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
43lsssubg 19715 . . . . 5 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈𝑆) → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊))
52, 4sylan 583 . . . 4 ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊))
6 lssnlm.x . . . . 5 𝑋 = (𝑊s 𝑈)
76subgngp 23230 . . . 4 ((𝑊 ∈ NrmGrp ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊)) → 𝑋 ∈ NrmGrp)
81, 5, 7syl2an2r 684 . . 3 ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) → 𝑋 ∈ NrmGrp)
96, 3lsslmod 19718 . . . 4 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈𝑆) → 𝑋 ∈ LMod)
102, 9sylan 583 . . 3 ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) → 𝑋 ∈ LMod)
11 eqid 2824 . . . . . 6 (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊)
126, 11resssca 16639 . . . . 5 (𝑈𝑆 → (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑋))
1312adantl 485 . . . 4 ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) → (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑋))
1411nlmnrg 23274 . . . . 5 (𝑊 ∈ NrmMod → (Scalar‘𝑊) ∈ NrmRing)
1514adantr 484 . . . 4 ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) → (Scalar‘𝑊) ∈ NrmRing)
1613, 15eqeltrrd 2917 . . 3 ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) → (Scalar‘𝑋) ∈ NrmRing)
178, 10, 163jca 1125 . 2 ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) → (𝑋 ∈ NrmGrp ∧ 𝑋 ∈ LMod ∧ (Scalar‘𝑋) ∈ NrmRing))
18 simpll 766 . . . . 5 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑊 ∈ NrmMod)
19 simprl 770 . . . . . 6 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)))
2013adantr 484 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑋))
2120fveq2d 6655 . . . . . 6 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑋)))
2219, 21eleqtrrd 2919 . . . . 5 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)))
235adantr 484 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊))
24 eqid 2824 . . . . . . . 8 (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
2524subgss 18269 . . . . . . 7 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) → 𝑈 ⊆ (Base‘𝑊))
2623, 25syl 17 . . . . . 6 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑈 ⊆ (Base‘𝑊))
27 simprr 772 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))
286subgbas 18272 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) → 𝑈 = (Base‘𝑋))
2923, 28syl 17 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑈 = (Base‘𝑋))
3027, 29eleqtrrd 2919 . . . . . 6 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑦𝑈)
3126, 30sseldd 3952 . . . . 5 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑊))
32 eqid 2824 . . . . . 6 (norm‘𝑊) = (norm‘𝑊)
33 eqid 2824 . . . . . 6 ( ·𝑠𝑊) = ( ·𝑠𝑊)
34 eqid 2824 . . . . . 6 (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑊))
35 eqid 2824 . . . . . 6 (norm‘(Scalar‘𝑊)) = (norm‘(Scalar‘𝑊))
3624, 32, 33, 11, 34, 35nmvs 23271 . . . . 5 ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑊)) → ((norm‘𝑊)‘(𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦)) = (((norm‘(Scalar‘𝑊))‘𝑥) · ((norm‘𝑊)‘𝑦)))
3718, 22, 31, 36syl3anc 1368 . . . 4 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → ((norm‘𝑊)‘(𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦)) = (((norm‘(Scalar‘𝑊))‘𝑥) · ((norm‘𝑊)‘𝑦)))
38 simplr 768 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑈𝑆)
396, 33ressvsca 16640 . . . . . . . 8 (𝑈𝑆 → ( ·𝑠𝑊) = ( ·𝑠𝑋))
4038, 39syl 17 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → ( ·𝑠𝑊) = ( ·𝑠𝑋))
4140oveqd 7155 . . . . . 6 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → (𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦) = (𝑥( ·𝑠𝑋)𝑦))
4241fveq2d 6655 . . . . 5 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → ((norm‘𝑋)‘(𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦)) = ((norm‘𝑋)‘(𝑥( ·𝑠𝑋)𝑦)))
432ad2antrr 725 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → 𝑊 ∈ LMod)
4411, 33, 34, 3lssvscl 19713 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) ∧ 𝑦𝑈)) → (𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦) ∈ 𝑈)
4543, 38, 22, 30, 44syl22anc 837 . . . . . 6 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → (𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦) ∈ 𝑈)
46 eqid 2824 . . . . . . 7 (norm‘𝑋) = (norm‘𝑋)
476, 32, 46subgnm2 23229 . . . . . 6 ((𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ (𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦) ∈ 𝑈) → ((norm‘𝑋)‘(𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦)) = ((norm‘𝑊)‘(𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦)))
485, 45, 47syl2an2r 684 . . . . 5 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → ((norm‘𝑋)‘(𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦)) = ((norm‘𝑊)‘(𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦)))
4942, 48eqtr3d 2861 . . . 4 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → ((norm‘𝑋)‘(𝑥( ·𝑠𝑋)𝑦)) = ((norm‘𝑊)‘(𝑥( ·𝑠𝑊)𝑦)))
5020eqcomd 2830 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → (Scalar‘𝑋) = (Scalar‘𝑊))
5150fveq2d 6655 . . . . . 6 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → (norm‘(Scalar‘𝑋)) = (norm‘(Scalar‘𝑊)))
5251fveq1d 6653 . . . . 5 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → ((norm‘(Scalar‘𝑋))‘𝑥) = ((norm‘(Scalar‘𝑊))‘𝑥))
536, 32, 46subgnm2 23229 . . . . . 6 ((𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ 𝑦𝑈) → ((norm‘𝑋)‘𝑦) = ((norm‘𝑊)‘𝑦))
545, 30, 53syl2an2r 684 . . . . 5 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → ((norm‘𝑋)‘𝑦) = ((norm‘𝑊)‘𝑦))
5552, 54oveq12d 7156 . . . 4 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → (((norm‘(Scalar‘𝑋))‘𝑥) · ((norm‘𝑋)‘𝑦)) = (((norm‘(Scalar‘𝑊))‘𝑥) · ((norm‘𝑊)‘𝑦)))
5637, 49, 553eqtr4d 2869 . . 3 (((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑋))) → ((norm‘𝑋)‘(𝑥( ·𝑠𝑋)𝑦)) = (((norm‘(Scalar‘𝑋))‘𝑥) · ((norm‘𝑋)‘𝑦)))
5756ralrimivva 3185 . 2 ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) → ∀𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋))∀𝑦 ∈ (Base‘𝑋)((norm‘𝑋)‘(𝑥( ·𝑠𝑋)𝑦)) = (((norm‘(Scalar‘𝑋))‘𝑥) · ((norm‘𝑋)‘𝑦)))
58 eqid 2824 . . 3 (Base‘𝑋) = (Base‘𝑋)
59 eqid 2824 . . 3 ( ·𝑠𝑋) = ( ·𝑠𝑋)
60 eqid 2824 . . 3 (Scalar‘𝑋) = (Scalar‘𝑋)
61 eqid 2824 . . 3 (Base‘(Scalar‘𝑋)) = (Base‘(Scalar‘𝑋))
62 eqid 2824 . . 3 (norm‘(Scalar‘𝑋)) = (norm‘(Scalar‘𝑋))
6358, 46, 59, 60, 61, 62isnlm 23270 . 2 (𝑋 ∈ NrmMod ↔ ((𝑋 ∈ NrmGrp ∧ 𝑋 ∈ LMod ∧ (Scalar‘𝑋) ∈ NrmRing) ∧ ∀𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑋))∀𝑦 ∈ (Base‘𝑋)((norm‘𝑋)‘(𝑥( ·𝑠𝑋)𝑦)) = (((norm‘(Scalar‘𝑋))‘𝑥) · ((norm‘𝑋)‘𝑦))))
6417, 57, 63sylanbrc 586 1 ((𝑊 ∈ NrmMod ∧ 𝑈𝑆) → 𝑋 ∈ NrmMod)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2115  wral 3132  wss 3918  cfv 6336  (class class class)co 7138   · cmul 10527  Basecbs 16472  s cress 16473  Scalarcsca 16557   ·𝑠 cvsca 16558  SubGrpcsubg 18262  LModclmod 19620  LSubSpclss 19689  normcnm 23172  NrmGrpcngp 23173  NrmRingcnrg 23175  NrmModcnlm 23176
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5171  ax-sep 5184  ax-nul 5191  ax-pow 5247  ax-pr 5311  ax-un 7444  ax-cnex 10578  ax-resscn 10579  ax-1cn 10580  ax-icn 10581  ax-addcl 10582  ax-addrcl 10583  ax-mulcl 10584  ax-mulrcl 10585  ax-mulcom 10586  ax-addass 10587  ax-mulass 10588  ax-distr 10589  ax-i2m1 10590  ax-1ne0 10591  ax-1rid 10592  ax-rnegex 10593  ax-rrecex 10594  ax-cnre 10595  ax-pre-lttri 10596  ax-pre-lttrn 10597  ax-pre-ltadd 10598  ax-pre-mulgt0 10599  ax-pre-sup 10600
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3014  df-nel 3118  df-ral 3137  df-rex 3138  df-reu 3139  df-rmo 3140  df-rab 3141  df-v 3481  df-sbc 3758  df-csb 3866  df-dif 3921  df-un 3923  df-in 3925  df-ss 3935  df-pss 3937  df-nul 4275  df-if 4449  df-pw 4522  df-sn 4549  df-pr 4551  df-tp 4553  df-op 4555  df-uni 4820  df-iun 4902  df-br 5048  df-opab 5110  df-mpt 5128  df-tr 5154  df-id 5441  df-eprel 5446  df-po 5455  df-so 5456  df-fr 5495  df-we 5497  df-xp 5542  df-rel 5543  df-cnv 5544  df-co 5545  df-dm 5546  df-rn 5547  df-res 5548  df-ima 5549  df-pred 6129  df-ord 6175  df-on 6176  df-lim 6177  df-suc 6178  df-iota 6295  df-fun 6338  df-fn 6339  df-f 6340  df-f1 6341  df-fo 6342  df-f1o 6343  df-fv 6344  df-riota 7096  df-ov 7141  df-oprab 7142  df-mpo 7143  df-om 7564  df-1st 7672  df-2nd 7673  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-er 8272  df-map 8391  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-sup 8890  df-inf 8891  df-pnf 10662  df-mnf 10663  df-xr 10664  df-ltxr 10665  df-le 10666  df-sub 10857  df-neg 10858  df-div 11283  df-nn 11624  df-2 11686  df-3 11687  df-4 11688  df-5 11689  df-6 11690  df-7 11691  df-8 11692  df-9 11693  df-n0 11884  df-z 11968  df-dec 12085  df-uz 12230  df-q 12335  df-rp 12376  df-xneg 12493  df-xadd 12494  df-xmul 12495  df-ndx 16475  df-slot 16476  df-base 16478  df-sets 16479  df-ress 16480  df-plusg 16567  df-sca 16570  df-vsca 16571  df-tset 16573  df-ds 16576  df-rest 16685  df-topn 16686  df-0g 16704  df-topgen 16706  df-mgm 17841  df-sgrp 17890  df-mnd 17901  df-grp 18095  df-minusg 18096  df-sbg 18097  df-subg 18265  df-mgp 19229  df-ur 19241  df-ring 19288  df-lmod 19622  df-lss 19690  df-psmet 20523  df-xmet 20524  df-met 20525  df-bl 20526  df-mopn 20527  df-top 21488  df-topon 21505  df-topsp 21527  df-bases 21540  df-xms 22916  df-ms 22917  df-nm 23178  df-ngp 23179  df-nlm 23182
This theorem is referenced by:  lssnvc  23297  cphsscph  23844
  Copyright terms: Public domain W3C validator