Theorem reslmhm2b 20976

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 2729	. . 3 ⊢ (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
2		eqid 2729	. . 3 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑆) = ( ·𝑠 ‘𝑆)
3		eqid 2729	. . 3 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑈) = ( ·𝑠 ‘𝑈)
4		eqid 2729	. . 3 ⊢ (Scalar‘𝑆) = (Scalar‘𝑆)
5		eqid 2729	. . 3 ⊢ (Scalar‘𝑈) = (Scalar‘𝑈)
6		eqid 2729	. . 3 ⊢ (Base‘(Scalar‘𝑆)) = (Base‘(Scalar‘𝑆))
7		lmhmlmod1 20955	. . . 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 20881	. . . 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 2729	. . . . . 6 ⊢ (Scalar‘𝑇) = (Scalar‘𝑇)
16	11, 15	resssca 17265	. . . . 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 20952	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → (Scalar‘𝑇) = (Scalar‘𝑆))
19	17, 18	sylan9req 2785	. . 3 ⊢ (((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿 ∧ ran 𝐹 ⊆ 𝑋) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) → (Scalar‘𝑈) = (Scalar‘𝑆))
20		lmghm 20953	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
21	12	lsssubg 20878	. . . . . 6 ⊢ ((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑋 ∈ 𝐿) → 𝑋 ∈ (SubGrp‘𝑇))
22	11	resghm2b 19131	. . . . . 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 2729	. . . . . . 7 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑇) = ( ·𝑠 ‘𝑇)
27	4, 6, 1, 2, 26	lmhmlin 20957	. . . . . 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 17266	. . . . . 6 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐿 → ( ·𝑠 ‘𝑇) = ( ·𝑠 ‘𝑈))
32	31	oveqd 7370	. . . . 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 2764	. . 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 20961	. 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 20975	. . 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 2109   ⊆ wss 3905  ran crn 5624  ‘cfv 6486  (class class class)co 7353  Basecbs 17138   ↾_s cress 17159  Scalarcsca 17182   ·_𝑠 cvsca 17183  SubGrpcsubg 19017   GrpHom cghm 19109  LModclmod 20781  LSubSpclss 20852   LMHom clmhm 20941

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 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7675  ax-cnex 11084  ax-resscn 11085  ax-1cn 11086  ax-icn 11087  ax-addcl 11088  ax-addrcl 11089  ax-mulcl 11090  ax-mulrcl 11091  ax-mulcom 11092  ax-addass 11093  ax-mulass 11094  ax-distr 11095  ax-i2m1 11096  ax-1ne0 11097  ax-1rid 11098  ax-rnegex 11099  ax-rrecex 11100  ax-cnre 11101  ax-pre-lttri 11102  ax-pre-lttrn 11103  ax-pre-ltadd 11104  ax-pre-mulgt0 11105

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 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3345  df-reu 3346  df-rab 3397  df-v 3440  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4479  df-pw 4555  df-sn 4580  df-pr 4582  df-op 4586  df-uni 4862  df-iun 4946  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5518  df-eprel 5523  df-po 5531  df-so 5532  df-fr 5576  df-we 5578  df-xp 5629  df-rel 5630  df-cnv 5631  df-co 5632  df-dm 5633  df-rn 5634  df-res 5635  df-ima 5636  df-pred 6253  df-ord 6314  df-on 6315  df-lim 6316  df-suc 6317  df-iota 6442  df-fun 6488  df-fn 6489  df-f 6490  df-f1 6491  df-fo 6492  df-f1o 6493  df-fv 6494  df-riota 7310  df-ov 7356  df-oprab 7357  df-mpo 7358  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-er 8632  df-map 8762  df-en 8880  df-dom 8881  df-sdom 8882  df-pnf 11170  df-mnf 11171  df-xr 11172  df-ltxr 11173  df-le 11174  df-sub 11367  df-neg 11368  df-nn 12147  df-2 12209  df-3 12210  df-4 12211  df-5 12212  df-6 12213  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17139  df-ress 17160  df-plusg 17192  df-sca 17195  df-vsca 17196  df-0g 17363  df-mgm 18532  df-sgrp 18611  df-mnd 18627  df-mhm 18675  df-submnd 18676  df-grp 18833  df-minusg 18834  df-sbg 18835  df-subg 19020  df-ghm 19110  df-mgp 20044  df-ur 20085  df-ring 20138  df-lmod 20783  df-lss 20853  df-lmhm 20944

This theorem is referenced by:  pj1lmhm2  21023  frlmsplit2  21698  dimkerim  33599  algextdeglem2  33684