Metamath Proof Explorer


Theorem frlmssuvc1

Description: A scalar multiple of a unit vector included in a support-restriction subspace is included in the subspace. (Contributed by Stefan O'Rear, 5-Feb-2015) (Revised by AV, 24-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses frlmssuvc1.f โŠข ๐น = ( ๐‘… freeLMod ๐ผ )
frlmssuvc1.u โŠข ๐‘ˆ = ( ๐‘… unitVec ๐ผ )
frlmssuvc1.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น )
frlmssuvc1.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
frlmssuvc1.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐น )
frlmssuvc1.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
frlmssuvc1.c โŠข ๐ถ = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ( ๐‘ฅ supp 0 ) โІ ๐ฝ }
frlmssuvc1.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
frlmssuvc1.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
frlmssuvc1.j โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โІ ๐ผ )
frlmssuvc1.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ๐ฝ )
frlmssuvc1.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐พ )
Assertion frlmssuvc1 ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ถ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frlmssuvc1.f โŠข ๐น = ( ๐‘… freeLMod ๐ผ )
2 frlmssuvc1.u โŠข ๐‘ˆ = ( ๐‘… unitVec ๐ผ )
3 frlmssuvc1.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น )
4 frlmssuvc1.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
5 frlmssuvc1.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐น )
6 frlmssuvc1.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
7 frlmssuvc1.c โŠข ๐ถ = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ( ๐‘ฅ supp 0 ) โІ ๐ฝ }
8 frlmssuvc1.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
9 frlmssuvc1.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
10 frlmssuvc1.j โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โІ ๐ผ )
11 frlmssuvc1.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ๐ฝ )
12 frlmssuvc1.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐พ )
13 1 frlmlmod โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐น โˆˆ LMod )
14 8 9 13 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ LMod )
15 eqid โŠข ( LSubSp โ€˜ ๐น ) = ( LSubSp โ€˜ ๐น )
16 1 15 3 6 7 frlmsslss2 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ฝ โІ ๐ผ ) โ†’ ๐ถ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐น ) )
17 8 9 10 16 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐น ) )
18 1 frlmsca โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐น ) )
19 8 9 18 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐น ) )
20 19 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) )
21 4 20 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐พ = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) )
22 12 21 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) )
23 2 1 3 uvcff โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐‘ˆ : ๐ผ โŸถ ๐ต )
24 8 9 23 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ : ๐ผ โŸถ ๐ต )
25 10 11 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ๐ผ )
26 24 25 ffvelcdmd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โˆˆ ๐ต )
27 1 4 3 frlmbasf โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) : ๐ผ โŸถ ๐พ )
28 9 26 27 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) : ๐ผ โŸถ ๐พ )
29 8 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) ) โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
30 9 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) ) โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
31 25 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) ) โ†’ ๐ฟ โˆˆ ๐ผ )
32 eldifi โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ผ )
33 32 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ผ )
34 disjdif โŠข ( ๐ฝ โˆฉ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) ) = โˆ…
35 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) )
36 disjne โŠข ( ( ( ๐ฝ โˆฉ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) ) = โˆ… โˆง ๐ฟ โˆˆ ๐ฝ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) ) โ†’ ๐ฟ โ‰  ๐‘ฅ )
37 34 11 35 36 mp3an2ani โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) ) โ†’ ๐ฟ โ‰  ๐‘ฅ )
38 2 29 30 31 33 37 6 uvcvv0 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = 0 )
39 28 38 suppss โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) supp 0 ) โІ ๐ฝ )
40 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โ†’ ( ๐‘ฅ supp 0 ) = ( ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) supp 0 ) )
41 40 sseq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ supp 0 ) โІ ๐ฝ โ†” ( ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) supp 0 ) โІ ๐ฝ ) )
42 41 7 elrab2 โŠข ( ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โˆˆ ๐ถ โ†” ( ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โˆˆ ๐ต โˆง ( ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) supp 0 ) โІ ๐ฝ ) )
43 26 39 42 sylanbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โˆˆ ๐ถ )
44 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐น ) = ( Scalar โ€˜ ๐น )
45 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) )
46 44 5 45 15 lssvscl โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ LMod โˆง ๐ถ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐น ) ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) โˆง ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โˆˆ ๐ถ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ถ )
47 14 17 22 43 46 syl22anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ถ )