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Theorem lssacsex

Description: In a vector space, subspaces form an algebraic closure system whose closure operator has the exchange property. Strengthening of lssacs by lspsolv . (Contributed by David Moews, 1-May-2017)

Ref Expression
Hypotheses lssacsex.1 ⊢ A = LSubSp ⁡ W
lssacsex.2 ⊢ N = mrCls ⁡ A
lssacsex.3 ⊢ X = Base W
Assertion lssacsex ⊢ W ∈ LVec → A ∈ ACS ⁡ X ∧ ∀ s ∈ 𝒫 X ∀ y ∈ X ∀ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s y ∈ N ⁡ s ∪ z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lssacsex.1 ⊢ A = LSubSp ⁡ W
2 lssacsex.2 ⊢ N = mrCls ⁡ A
3 lssacsex.3 ⊢ X = Base W
4 lveclmod ⊢ W ∈ LVec → W ∈ LMod
5 3 1 lssacs ⊢ W ∈ LMod → A ∈ ACS ⁡ X
6 4 5 syl ⊢ W ∈ LVec → A ∈ ACS ⁡ X
7 simplll ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → W ∈ LVec
8 simpllr ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → s ∈ 𝒫 X
9 8 elpwid ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → s ⊆ X
10 simplr ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → y ∈ X
11 simpr ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s
12 eqid ⊢ LSpan ⁡ W = LSpan ⁡ W
13 1 12 2 mrclsp ⊢ W ∈ LMod → LSpan ⁡ W = N
14 7 4 13 3syl ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → LSpan ⁡ W = N
15 14 fveq1d ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → LSpan ⁡ W ⁡ s ∪ y = N ⁡ s ∪ y
16 14 fveq1d ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → LSpan ⁡ W ⁡ s = N ⁡ s
17 15 16 difeq12d ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → LSpan ⁡ W ⁡ s ∪ y ∖ LSpan ⁡ W ⁡ s = N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s
18 11 17 eleqtrrd ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → z ∈ LSpan ⁡ W ⁡ s ∪ y ∖ LSpan ⁡ W ⁡ s
19 3 1 12 lspsolv ⊢ W ∈ LVec ∧ s ⊆ X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ LSpan ⁡ W ⁡ s ∪ y ∖ LSpan ⁡ W ⁡ s → y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ s ∪ z
20 7 9 10 18 19 syl13anc ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ s ∪ z
21 14 fveq1d ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → LSpan ⁡ W ⁡ s ∪ z = N ⁡ s ∪ z
22 20 21 eleqtrd ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X ∧ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s → y ∈ N ⁡ s ∪ z
23 22 ralrimiva ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X ∧ y ∈ X → ∀ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s y ∈ N ⁡ s ∪ z
24 23 ralrimiva ⊢ W ∈ LVec ∧ s ∈ 𝒫 X → ∀ y ∈ X ∀ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s y ∈ N ⁡ s ∪ z
25 24 ralrimiva ⊢ W ∈ LVec → ∀ s ∈ 𝒫 X ∀ y ∈ X ∀ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s y ∈ N ⁡ s ∪ z
26 6 25 jca ⊢ W ∈ LVec → A ∈ ACS ⁡ X ∧ ∀ s ∈ 𝒫 X ∀ y ∈ X ∀ z ∈ N ⁡ s ∪ y ∖ N ⁡ s y ∈ N ⁡ s ∪ z