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Theorem frlmgsum

Description: Finite commutative sums in a free module are taken componentwise. (Contributed by Stefan O'Rear, 1-Feb-2015) (Revised by Mario Carneiro, 5-Jul-2015) (Revised by AV, 23-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses frlmgsum.y ⊢ Y = R freeLMod I
frlmgsum.b ⊢ B = Base Y
frlmgsum.z ⊢ 0 ˙ = 0 Y
frlmgsum.i ⊢ φ → I ∈ V
frlmgsum.j ⊢ φ → J ∈ W
frlmgsum.r ⊢ φ → R ∈ Ring
frlmgsum.f ⊢ φ ∧ y ∈ J → x ∈ I ⟼ U ∈ B
frlmgsum.w ⊢ φ → finSupp 0 ˙⁡ y ∈ J ⟼ x ∈ I ⟼ U
Assertion frlmgsum ⊢ φ → ∑ Y y ∈ J x ∈ I ⟼ U = x ∈ I ⟼ ∑ R y ∈ J U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frlmgsum.y ⊢ Y = R freeLMod I
2 frlmgsum.b ⊢ B = Base Y
3 frlmgsum.z ⊢ 0 ˙ = 0 Y
4 frlmgsum.i ⊢ φ → I ∈ V
5 frlmgsum.j ⊢ φ → J ∈ W
6 frlmgsum.r ⊢ φ → R ∈ Ring
7 frlmgsum.f ⊢ φ ∧ y ∈ J → x ∈ I ⟼ U ∈ B
8 frlmgsum.w ⊢ φ → finSupp 0 ˙⁡ y ∈ J ⟼ x ∈ I ⟼ U
9 1 2 frlmpws ⊢ R ∈ Ring ∧ I ∈ V → Y = ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ↾ 𝑠 B
10 6 4 9 syl2anc ⊢ φ → Y = ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ↾ 𝑠 B
11 10 oveq1d ⊢ φ → ∑ Y y ∈ J x ∈ I ⟼ U = ∑ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ↾ 𝑠 B y ∈ J x ∈ I ⟼ U
12 eqid ⊢ Base ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I = Base ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
13 eqid ⊢ + ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I = + ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
14 eqid ⊢ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ↾ 𝑠 B = ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ↾ 𝑠 B
15 ovexd ⊢ φ → ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ∈ V
16 eqid ⊢ LSubSp ⁡ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I = LSubSp ⁡ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
17 1 2 16 frlmlss ⊢ R ∈ Ring ∧ I ∈ V → B ∈ LSubSp ⁡ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
18 6 4 17 syl2anc ⊢ φ → B ∈ LSubSp ⁡ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
19 12 16 lssss ⊢ B ∈ LSubSp ⁡ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I → B ⊆ Base ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
20 18 19 syl ⊢ φ → B ⊆ Base ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
21 7 fmpttd ⊢ φ → y ∈ J ⟼ x ∈ I ⟼ U : J ⟶ B
22 rlmlmod ⊢ R ∈ Ring → ringLMod ⁡ R ∈ LMod
23 6 22 syl ⊢ φ → ringLMod ⁡ R ∈ LMod
24 eqid ⊢ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I = ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
25 24 pwslmod ⊢ ringLMod ⁡ R ∈ LMod ∧ I ∈ V → ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ∈ LMod
26 23 4 25 syl2anc ⊢ φ → ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ∈ LMod
27 eqid ⊢ 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I = 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
28 27 16 lss0cl ⊢ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ∈ LMod ∧ B ∈ LSubSp ⁡ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I → 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ∈ B
29 26 18 28 syl2anc ⊢ φ → 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ∈ B
30 lmodcmn ⊢ ringLMod ⁡ R ∈ LMod → ringLMod ⁡ R ∈ CMnd
31 23 30 syl ⊢ φ → ringLMod ⁡ R ∈ CMnd
32 cmnmnd ⊢ ringLMod ⁡ R ∈ CMnd → ringLMod ⁡ R ∈ Mnd
33 31 32 syl ⊢ φ → ringLMod ⁡ R ∈ Mnd
34 24 pwsmnd ⊢ ringLMod ⁡ R ∈ Mnd ∧ I ∈ V → ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ∈ Mnd
35 33 4 34 syl2anc ⊢ φ → ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ∈ Mnd
36 12 13 27 mndlrid ⊢ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ∈ Mnd ∧ x ∈ Base ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I → 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I + ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I x = x ∧ x + ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I = x
37 35 36 sylan ⊢ φ ∧ x ∈ Base ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I → 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I + ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I x = x ∧ x + ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I = x
38 12 13 14 15 5 20 21 29 37 gsumress ⊢ φ → ∑ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I y ∈ J x ∈ I ⟼ U = ∑ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ↾ 𝑠 B y ∈ J x ∈ I ⟼ U
39 rlmbas ⊢ Base R = Base ringLMod ⁡ R
40 eqid ⊢ Base R = Base R
41 1 40 2 frlmbasf ⊢ I ∈ V ∧ x ∈ I ⟼ U ∈ B → x ∈ I ⟼ U : I ⟶ Base R
42 4 7 41 syl2an2r ⊢ φ ∧ y ∈ J → x ∈ I ⟼ U : I ⟶ Base R
43 42 fvmptelcdm ⊢ φ ∧ y ∈ J ∧ x ∈ I → U ∈ Base R
44 43 an32s ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ J → U ∈ Base R
45 44 anasss ⊢ φ ∧ x ∈ I ∧ y ∈ J → U ∈ Base R
46 10 fveq2d ⊢ φ → 0 Y = 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ↾ 𝑠 B
47 16 lsssubg ⊢ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ∈ LMod ∧ B ∈ LSubSp ⁡ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I → B ∈ SubGrp ⁡ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
48 26 18 47 syl2anc ⊢ φ → B ∈ SubGrp ⁡ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
49 14 27 subg0 ⊢ B ∈ SubGrp ⁡ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I → 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I = 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ↾ 𝑠 B
50 48 49 syl ⊢ φ → 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I = 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I ↾ 𝑠 B
51 46 50 eqtr4d ⊢ φ → 0 Y = 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
52 3 51 eqtrid ⊢ φ → 0 ˙ = 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I
53 8 52 breqtrd ⊢ φ → finSupp 0 ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I⁡ y ∈ J ⟼ x ∈ I ⟼ U
54 24 39 27 4 5 31 45 53 pwsgsum ⊢ φ → ∑ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I y ∈ J x ∈ I ⟼ U = x ∈ I ⟼ ∑ ringLMod ⁡ R y ∈ J U
55 5 mptexd ⊢ φ → y ∈ J ⟼ U ∈ V
56 fvexd ⊢ φ → ringLMod ⁡ R ∈ V
57 39 a1i ⊢ φ → Base R = Base ringLMod ⁡ R
58 rlmplusg ⊢ + R = + ringLMod ⁡ R
59 58 a1i ⊢ φ → + R = + ringLMod ⁡ R
60 55 6 56 57 59 gsumpropd ⊢ φ → ∑ R y ∈ J U = ∑ ringLMod ⁡ R y ∈ J U
61 60 mpteq2dv ⊢ φ → x ∈ I ⟼ ∑ R y ∈ J U = x ∈ I ⟼ ∑ ringLMod ⁡ R y ∈ J U
62 54 61 eqtr4d ⊢ φ → ∑ ringLMod ⁡ R ↑ 𝑠 I y ∈ J x ∈ I ⟼ U = x ∈ I ⟼ ∑ R y ∈ J U
63 11 38 62 3eqtr2d ⊢ φ → ∑ Y y ∈ J x ∈ I ⟼ U = x ∈ I ⟼ ∑ R y ∈ J U