Theorem reslmhm2b 21012

Description: Expansion of the codomain of a homomorphism. (Contributed by Stefan O'Rear, 3-Feb-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 5-May-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
reslmhm2.u	⊢ 𝑈 = (𝑇 ↾s 𝑋)
reslmhm2.l	⊢ 𝐿 = (LSubSp‘𝑇)

Assertion

Ref	Expression
reslmhm2b	⊢ ((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) → (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ↔ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑈)))

Proof of Theorem reslmhm2b

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2735	. . 3 ⊢ (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
2		eqid 2735	. . 3 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑆) = ( ·𝑠 ‘𝑆)
3		eqid 2735	. . 3 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑈) = ( ·𝑠 ‘𝑈)
4		eqid 2735	. . 3 ⊢ (Scalar‘𝑆) = (Scalar‘𝑆)
5		eqid 2735	. . 3 ⊢ (Scalar‘𝑈) = (Scalar‘𝑈)
6		eqid 2735	. . 3 ⊢ (Base‘(Scalar‘𝑆)) = (Base‘(Scalar‘𝑆))
7		lmhmlmod1 20991	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝑆 ∈ LMod)
8	7	adantl 481	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) → 𝑆 ∈ LMod)
9		simpl1 1192	. . . 4 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) → 𝑇 ∈ LMod)
10		simpl2 1193	. . . 4 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) → 𝑋 ∈ 𝐿)
11		reslmhm2.u	. . . . 5 ⊢ 𝑈 = (𝑇 ↾s 𝑋)
12		reslmhm2.l	. . . . 5 ⊢ 𝐿 = (LSubSp‘𝑇)
13	11, 12	lsslmod 20917	. . . 4 ⊢ ((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿) → 𝑈 ∈ LMod)
14	9, 10, 13	syl2anc 584	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) → 𝑈 ∈ LMod)
15		eqid 2735	. . . . . 6 ⊢ (Scalar‘𝑇) = (Scalar‘𝑇)
16	11, 15	resssca 17357	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐿 → (Scalar‘𝑇) = (Scalar‘𝑈))
17	16	3ad2ant2 1134	. . . 4 ⊢ ((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) → (Scalar‘𝑇) = (Scalar‘𝑈))
18	4, 15	lmhmsca 20988	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → (Scalar‘𝑇) = (Scalar‘𝑆))
19	17, 18	sylan9req 2791	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) → (Scalar‘𝑈) = (Scalar‘𝑆))
20		lmghm 20989	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
21	12	lsssubg 20914	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿) → 𝑋 ∈ (SubGrp‘𝑇))
22	11	resghm2b 19217	. . . . . 6 ⊢ ((𝑋 ∈ (SubGrp‘𝑇) ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) → (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ↔ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑈)))
23	21, 22	stoic3 1776	. . . . 5 ⊢ ((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) → (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ↔ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑈)))
24	23	biimpa 476	. . . 4 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇)) → 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑈))
25	20, 24	sylan2 593	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) → 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑈))
26		eqid 2735	. . . . . . 7 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑇) = ( ·𝑠 ‘𝑇)
27	4, 6, 1, 2, 26	lmhmlin 20993	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ 𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑆)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → (𝐹‘(𝑥( ·𝑠 ‘𝑆)𝑦)) = (𝑥( ·𝑠 ‘𝑇)(𝐹‘𝑦)))
28	27	3expb 1120	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑆)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆))) → (𝐹‘(𝑥( ·𝑠 ‘𝑆)𝑦)) = (𝑥( ·𝑠 ‘𝑇)(𝐹‘𝑦)))
29	28	adantll 714	. . . 4 ⊢ ((((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑆)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆))) → (𝐹‘(𝑥( ·𝑠 ‘𝑆)𝑦)) = (𝑥( ·𝑠 ‘𝑇)(𝐹‘𝑦)))
30		simpll2 1214	. . . . 5 ⊢ ((((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑆)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆))) → 𝑋 ∈ 𝐿)
31	11, 26	ressvsca 17358	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐿 → ( ·𝑠 ‘𝑇) = ( ·𝑠 ‘𝑈))
32	31	oveqd 7422	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐿 → (𝑥( ·𝑠 ‘𝑇)(𝐹‘𝑦)) = (𝑥( ·𝑠 ‘𝑈)(𝐹‘𝑦)))
33	30, 32	syl 17	. . . 4 ⊢ ((((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑆)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆))) → (𝑥( ·𝑠 ‘𝑇)(𝐹‘𝑦)) = (𝑥( ·𝑠 ‘𝑈)(𝐹‘𝑦)))
34	29, 33	eqtrd 2770	. . 3 ⊢ ((((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) ∧ (𝑥 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑆)) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆))) → (𝐹‘(𝑥( ·𝑠 ‘𝑆)𝑦)) = (𝑥( ·𝑠 ‘𝑈)(𝐹‘𝑦)))
35	1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 14, 19, 25, 34	islmhmd 20997	. 2 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) → 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑈))
36		simpr 484	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑈)) → 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑈))
37		simpl1 1192	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑈)) → 𝑇 ∈ LMod)
38		simpl2 1193	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑈)) → 𝑋 ∈ 𝐿)
39	11, 12	reslmhm2 21011	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑈) ∧ 𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿) → 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇))
40	36, 37, 38, 39	syl3anc 1373	. 2 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑈)) → 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇))
41	35, 40	impbida 800	1 ⊢ ((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) → (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ↔ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑈)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ⊆ wss 3926  ran crn 5655  ‘cfv 6531  (class class class)co 7405  Basecbs 17228   ↾_s cress 17251  Scalarcsca 17274   ·_𝑠 cvsca 17275  SubGrpcsubg 19103   GrpHom cghm 19195  LModclmod 20817  LSubSpclss 20888   LMHom clmhm 20977

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7729  ax-cnex 11185  ax-resscn 11186  ax-1cn 11187  ax-icn 11188  ax-addcl 11189  ax-addrcl 11190  ax-mulcl 11191  ax-mulrcl 11192  ax-mulcom 11193  ax-addass 11194  ax-mulass 11195  ax-distr 11196  ax-i2m1 11197  ax-1ne0 11198  ax-1rid 11199  ax-rnegex 11200  ax-rrecex 11201  ax-cnre 11202  ax-pre-lttri 11203  ax-pre-lttrn 11204  ax-pre-ltadd 11205  ax-pre-mulgt0 11206

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3359  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-iun 4969  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6484  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-riota 7362  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7862  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-er 8719  df-map 8842  df-en 8960  df-dom 8961  df-sdom 8962  df-pnf 11271  df-mnf 11272  df-xr 11273  df-ltxr 11274  df-le 11275  df-sub 11468  df-neg 11469  df-nn 12241  df-2 12303  df-3 12304  df-4 12305  df-5 12306  df-6 12307  df-sets 17183  df-slot 17201  df-ndx 17213  df-base 17229  df-ress 17252  df-plusg 17284  df-sca 17287  df-vsca 17288  df-0g 17455  df-mgm 18618  df-sgrp 18697  df-mnd 18713  df-mhm 18761  df-submnd 18762  df-grp 18919  df-minusg 18920  df-sbg 18921  df-subg 19106  df-ghm 19196  df-mgp 20101  df-ur 20142  df-ring 20195  df-lmod 20819  df-lss 20889  df-lmhm 20980

This theorem is referenced by:  pj1lmhm2  21059  frlmsplit2  21733  dimkerim  33667  algextdeglem2  33752