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Theorem lmhmlnmsplit

Description: If the kernel and range of a homomorphism of left modules are Noetherian, then so is the domain. (Contributed by Stefan O'Rear, 1-Jan-2015) (Revised by Stefan O'Rear, 12-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses lmhmfgsplit.z 0˙=0T
lmhmfgsplit.k K=F-10˙
lmhmfgsplit.u U=S𝑠K
lmhmfgsplit.v V=T𝑠ranF
Assertion lmhmlnmsplit FSLMHomTULNoeMVLNoeMSLNoeM

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lmhmfgsplit.z 0˙=0T
2 lmhmfgsplit.k K=F-10˙
3 lmhmfgsplit.u U=S𝑠K
4 lmhmfgsplit.v V=T𝑠ranF
5 lmhmlmod1 FSLMHomTSLMod
6 5 3ad2ant1 FSLMHomTULNoeMVLNoeMSLMod
7 eqid LSubSpS=LSubSpS
8 eqid S𝑠a=S𝑠a
9 7 8 reslmhm FSLMHomTaLSubSpSFaS𝑠aLMHomT
10 9 3ad2antl1 FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSFaS𝑠aLMHomT
11 cnvresima Fa-10˙=F-10˙a
12 2 eqcomi F-10˙=K
13 12 ineq1i F-10˙a=Ka
14 incom Ka=aK
15 11 13 14 3eqtri Fa-10˙=aK
16 15 oveq2i S𝑠a𝑠Fa-10˙=S𝑠a𝑠aK
17 vex aV
18 inss1 aKa
19 ressabs aVaKaS𝑠a𝑠aK=S𝑠aK
20 17 18 19 mp2an S𝑠a𝑠aK=S𝑠aK
21 3 oveq1i U𝑠aK=S𝑠K𝑠aK
22 simpl1 FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSFSLMHomT
23 cnvexg FSLMHomTF-1V
24 imaexg F-1VF-10˙V
25 23 24 syl FSLMHomTF-10˙V
26 2 25 eqeltrid FSLMHomTKV
27 22 26 syl FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSKV
28 inss2 aKK
29 ressabs KVaKKS𝑠K𝑠aK=S𝑠aK
30 27 28 29 sylancl FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSS𝑠K𝑠aK=S𝑠aK
31 21 30 eqtrid FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSU𝑠aK=S𝑠aK
32 20 31 eqtr4id FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSS𝑠a𝑠aK=U𝑠aK
33 16 32 eqtrid FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSS𝑠a𝑠Fa-10˙=U𝑠aK
34 simpl2 FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSULNoeM
35 6 adantr FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSSLMod
36 simpr FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSaLSubSpS
37 2 1 7 lmhmkerlss FSLMHomTKLSubSpS
38 22 37 syl FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSKLSubSpS
39 7 lssincl SLModaLSubSpSKLSubSpSaKLSubSpS
40 35 36 38 39 syl3anc FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSaKLSubSpS
41 28 a1i FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSaKK
42 eqid LSubSpU=LSubSpU
43 3 7 42 lsslss SLModKLSubSpSaKLSubSpUaKLSubSpSaKK
44 35 38 43 syl2anc FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSaKLSubSpUaKLSubSpSaKK
45 40 41 44 mpbir2and FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSaKLSubSpU
46 eqid U𝑠aK=U𝑠aK
47 42 46 lnmlssfg ULNoeMaKLSubSpUU𝑠aKLFinGen
48 34 45 47 syl2anc FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSU𝑠aKLFinGen
49 33 48 eqeltrd FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSS𝑠a𝑠Fa-10˙LFinGen
50 incom ranFranFa=ranFaranF
51 resss FaF
52 rnss FaFranFaranF
53 51 52 ax-mp ranFaranF
54 df-ss ranFaranFranFaranF=ranFa
55 53 54 mpbi ranFaranF=ranFa
56 50 55 eqtr2i ranFa=ranFranFa
57 56 oveq2i T𝑠ranFa=T𝑠ranFranFa
58 4 oveq1i V𝑠ranFa=T𝑠ranF𝑠ranFa
59 rnexg FSLMHomTranFV
60 resexg FSLMHomTFaV
61 rnexg FaVranFaV
62 60 61 syl FSLMHomTranFaV
63 ressress ranFVranFaVT𝑠ranF𝑠ranFa=T𝑠ranFranFa
64 59 62 63 syl2anc FSLMHomTT𝑠ranF𝑠ranFa=T𝑠ranFranFa
65 58 64 eqtrid FSLMHomTV𝑠ranFa=T𝑠ranFranFa
66 57 65 eqtr4id FSLMHomTT𝑠ranFa=V𝑠ranFa
67 22 66 syl FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpST𝑠ranFa=V𝑠ranFa
68 simpl3 FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSVLNoeM
69 lmhmrnlss FaS𝑠aLMHomTranFaLSubSpT
70 10 69 syl FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSranFaLSubSpT
71 53 a1i FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSranFaranF
72 lmhmlmod2 FSLMHomTTLMod
73 22 72 syl FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSTLMod
74 lmhmrnlss FSLMHomTranFLSubSpT
75 22 74 syl FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSranFLSubSpT
76 eqid LSubSpT=LSubSpT
77 eqid LSubSpV=LSubSpV
78 4 76 77 lsslss TLModranFLSubSpTranFaLSubSpVranFaLSubSpTranFaranF
79 73 75 78 syl2anc FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSranFaLSubSpVranFaLSubSpTranFaranF
80 70 71 79 mpbir2and FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSranFaLSubSpV
81 eqid V𝑠ranFa=V𝑠ranFa
82 77 81 lnmlssfg VLNoeMranFaLSubSpVV𝑠ranFaLFinGen
83 68 80 82 syl2anc FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSV𝑠ranFaLFinGen
84 67 83 eqeltrd FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpST𝑠ranFaLFinGen
85 eqid Fa-10˙=Fa-10˙
86 eqid S𝑠a𝑠Fa-10˙=S𝑠a𝑠Fa-10˙
87 eqid T𝑠ranFa=T𝑠ranFa
88 1 85 86 87 lmhmfgsplit FaS𝑠aLMHomTS𝑠a𝑠Fa-10˙LFinGenT𝑠ranFaLFinGenS𝑠aLFinGen
89 10 49 84 88 syl3anc FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSS𝑠aLFinGen
90 89 ralrimiva FSLMHomTULNoeMVLNoeMaLSubSpSS𝑠aLFinGen
91 7 islnm SLNoeMSLModaLSubSpSS𝑠aLFinGen
92 6 90 91 sylanbrc FSLMHomTULNoeMVLNoeMSLNoeM