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Theorem pj1lmhm

Description: The left projection function is a linear operator. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015) (Revised by Mario Carneiro, 21-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses pj1lmhm.l L=LSubSpW
pj1lmhm.s ˙=LSSumW
pj1lmhm.z 0˙=0W
pj1lmhm.p P=proj1W
pj1lmhm.1 φWLMod
pj1lmhm.2 φTL
pj1lmhm.3 φUL
pj1lmhm.4 φTU=0˙
Assertion pj1lmhm φTPUW𝑠T˙ULMHomW

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pj1lmhm.l L=LSubSpW
2 pj1lmhm.s ˙=LSSumW
3 pj1lmhm.z 0˙=0W
4 pj1lmhm.p P=proj1W
5 pj1lmhm.1 φWLMod
6 pj1lmhm.2 φTL
7 pj1lmhm.3 φUL
8 pj1lmhm.4 φTU=0˙
9 eqid +W=+W
10 eqid CntzW=CntzW
11 1 lsssssubg WLModLSubGrpW
12 5 11 syl φLSubGrpW
13 12 6 sseldd φTSubGrpW
14 12 7 sseldd φUSubGrpW
15 lmodabl WLModWAbel
16 5 15 syl φWAbel
17 10 16 13 14 ablcntzd φTCntzWU
18 9 2 3 10 13 14 8 17 4 pj1ghm φTPUW𝑠T˙UGrpHomW
19 eqid ScalarW=ScalarW
20 19 a1i φScalarW=ScalarW
21 9 2 3 10 13 14 8 17 4 pj1id φyT˙Uy=TPUy+WUPTy
22 21 adantrl φxBaseScalarWyT˙Uy=TPUy+WUPTy
23 22 oveq2d φxBaseScalarWyT˙UxWy=xWTPUy+WUPTy
24 5 adantr φxBaseScalarWyT˙UWLMod
25 simprl φxBaseScalarWyT˙UxBaseScalarW
26 6 adantr φxBaseScalarWyT˙UTL
27 eqid BaseW=BaseW
28 27 1 lssss TLTBaseW
29 26 28 syl φxBaseScalarWyT˙UTBaseW
30 13 adantr φxBaseScalarWyT˙UTSubGrpW
31 14 adantr φxBaseScalarWyT˙UUSubGrpW
32 8 adantr φxBaseScalarWyT˙UTU=0˙
33 17 adantr φxBaseScalarWyT˙UTCntzWU
34 9 2 3 10 30 31 32 33 4 pj1f φxBaseScalarWyT˙UTPU:T˙UT
35 simprr φxBaseScalarWyT˙UyT˙U
36 34 35 ffvelcdmd φxBaseScalarWyT˙UTPUyT
37 29 36 sseldd φxBaseScalarWyT˙UTPUyBaseW
38 7 adantr φxBaseScalarWyT˙UUL
39 27 1 lssss ULUBaseW
40 38 39 syl φxBaseScalarWyT˙UUBaseW
41 9 2 3 10 30 31 32 33 4 pj2f φxBaseScalarWyT˙UUPT:T˙UU
42 41 35 ffvelcdmd φxBaseScalarWyT˙UUPTyU
43 40 42 sseldd φxBaseScalarWyT˙UUPTyBaseW
44 eqid W=W
45 eqid BaseScalarW=BaseScalarW
46 27 9 19 44 45 lmodvsdi WLModxBaseScalarWTPUyBaseWUPTyBaseWxWTPUy+WUPTy=xWTPUy+WxWUPTy
47 24 25 37 43 46 syl13anc φxBaseScalarWyT˙UxWTPUy+WUPTy=xWTPUy+WxWUPTy
48 23 47 eqtrd φxBaseScalarWyT˙UxWy=xWTPUy+WxWUPTy
49 1 2 lsmcl WLModTLULT˙UL
50 5 6 7 49 syl3anc φT˙UL
51 50 adantr φxBaseScalarWyT˙UT˙UL
52 19 44 45 1 lssvscl WLModT˙ULxBaseScalarWyT˙UxWyT˙U
53 24 51 25 35 52 syl22anc φxBaseScalarWyT˙UxWyT˙U
54 19 44 45 1 lssvscl WLModTLxBaseScalarWTPUyTxWTPUyT
55 24 26 25 36 54 syl22anc φxBaseScalarWyT˙UxWTPUyT
56 19 44 45 1 lssvscl WLModULxBaseScalarWUPTyUxWUPTyU
57 24 38 25 42 56 syl22anc φxBaseScalarWyT˙UxWUPTyU
58 9 2 3 10 30 31 32 33 4 53 55 57 pj1eq φxBaseScalarWyT˙UxWy=xWTPUy+WxWUPTyTPUxWy=xWTPUyUPTxWy=xWUPTy
59 48 58 mpbid φxBaseScalarWyT˙UTPUxWy=xWTPUyUPTxWy=xWUPTy
60 59 simpld φxBaseScalarWyT˙UTPUxWy=xWTPUy
61 60 ralrimivva φxBaseScalarWyT˙UTPUxWy=xWTPUy
62 12 50 sseldd φT˙USubGrpW
63 eqid W𝑠T˙U=W𝑠T˙U
64 63 subgbas T˙USubGrpWT˙U=BaseW𝑠T˙U
65 62 64 syl φT˙U=BaseW𝑠T˙U
66 65 raleqdv φyT˙UTPUxWy=xWTPUyyBaseW𝑠T˙UTPUxWy=xWTPUy
67 66 ralbidv φxBaseScalarWyT˙UTPUxWy=xWTPUyxBaseScalarWyBaseW𝑠T˙UTPUxWy=xWTPUy
68 61 67 mpbid φxBaseScalarWyBaseW𝑠T˙UTPUxWy=xWTPUy
69 63 1 lsslmod WLModT˙ULW𝑠T˙ULMod
70 5 50 69 syl2anc φW𝑠T˙ULMod
71 ovex T˙UV
72 63 19 resssca T˙UVScalarW=ScalarW𝑠T˙U
73 71 72 ax-mp ScalarW=ScalarW𝑠T˙U
74 eqid BaseW𝑠T˙U=BaseW𝑠T˙U
75 63 44 ressvsca T˙UVW=W𝑠T˙U
76 71 75 ax-mp W=W𝑠T˙U
77 73 19 45 74 76 44 islmhm3 W𝑠T˙ULModWLModTPUW𝑠T˙ULMHomWTPUW𝑠T˙UGrpHomWScalarW=ScalarWxBaseScalarWyBaseW𝑠T˙UTPUxWy=xWTPUy
78 70 5 77 syl2anc φTPUW𝑠T˙ULMHomWTPUW𝑠T˙UGrpHomWScalarW=ScalarWxBaseScalarWyBaseW𝑠T˙UTPUxWy=xWTPUy
79 18 20 68 78 mpbir3and φTPUW𝑠T˙ULMHomW