Metamath Proof Explorer


Theorem imasvscaf

Description: The image structure's scalar multiplication is closed in the base set. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses imasvscaf.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ = ( ๐น โ€œs ๐‘… ) )
imasvscaf.v โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
imasvscaf.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : ๐‘‰ โ€“ontoโ†’ ๐ต )
imasvscaf.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ ๐‘ )
imasvscaf.g โŠข ๐บ = ( Scalar โ€˜ ๐‘… )
imasvscaf.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐บ )
imasvscaf.q โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘… )
imasvscaf.s โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
imasvscaf.e โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐พ โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘Ž ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘Ž ) ) = ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) )
imasvscaf.c โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐พ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) โˆˆ ๐‘‰ )
Assertion imasvscaf ( ๐œ‘ โ†’ โˆ™ : ( ๐พ ร— ๐ต ) โŸถ ๐ต )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 imasvscaf.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ = ( ๐น โ€œs ๐‘… ) )
2 imasvscaf.v โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
3 imasvscaf.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : ๐‘‰ โ€“ontoโ†’ ๐ต )
4 imasvscaf.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ ๐‘ )
5 imasvscaf.g โŠข ๐บ = ( Scalar โ€˜ ๐‘… )
6 imasvscaf.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐บ )
7 imasvscaf.q โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘… )
8 imasvscaf.s โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
9 imasvscaf.e โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐พ โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘Ž ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘Ž ) ) = ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) )
10 imasvscaf.c โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐พ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) โˆˆ ๐‘‰ )
11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 imasvscafn โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ™ Fn ( ๐พ ร— ๐ต ) )
12 1 2 3 4 5 6 7 8 imasvsca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ™ = โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) )
13 fof โŠข ( ๐น : ๐‘‰ โ€“ontoโ†’ ๐ต โ†’ ๐น : ๐‘‰ โŸถ ๐ต )
14 3 13 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น : ๐‘‰ โŸถ ๐ต )
15 14 ffvelcdmda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) โˆˆ ๐ต )
16 10 15 syldan โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐พ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) โˆˆ ๐ต )
17 16 ralrimivw โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐พ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) โˆˆ ๐ต )
18 17 anass1rs โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) โˆง ๐‘ โˆˆ ๐พ ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) โˆˆ ๐ต )
19 18 ralrimiva โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐พ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) โˆˆ ๐ต )
20 eqid โŠข ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) = ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) )
21 20 fmpo โŠข ( โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐พ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) โˆˆ ๐ต โ†” ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) : ( ๐พ ร— { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ) โŸถ ๐ต )
22 19 21 sylib โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) : ( ๐พ ร— { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ) โŸถ ๐ต )
23 fssxp โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) : ( ๐พ ร— { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ) โŸถ ๐ต โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) โІ ( ( ๐พ ร— { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ) ร— ๐ต ) )
24 22 23 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) โІ ( ( ๐พ ร— { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ) ร— ๐ต ) )
25 14 ffvelcdmda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) โˆˆ ๐ต )
26 25 snssd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โІ ๐ต )
27 xpss2 โŠข ( { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โІ ๐ต โ†’ ( ๐พ ร— { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ) โІ ( ๐พ ร— ๐ต ) )
28 xpss1 โŠข ( ( ๐พ ร— { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ) โІ ( ๐พ ร— ๐ต ) โ†’ ( ( ๐พ ร— { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ) ร— ๐ต ) โІ ( ( ๐พ ร— ๐ต ) ร— ๐ต ) )
29 26 27 28 3syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐พ ร— { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } ) ร— ๐ต ) โІ ( ( ๐พ ร— ๐ต ) ร— ๐ต ) )
30 24 29 sstrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) โІ ( ( ๐พ ร— ๐ต ) ร— ๐ต ) )
31 30 ralrimiva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) โІ ( ( ๐พ ร— ๐ต ) ร— ๐ต ) )
32 iunss โŠข ( โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) โІ ( ( ๐พ ร— ๐ต ) ร— ๐ต ) โ†” โˆ€ ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) โІ ( ( ๐พ ร— ๐ต ) ร— ๐ต ) )
33 31 32 sylibr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆช ๐‘ž โˆˆ ๐‘‰ ( ๐‘ โˆˆ ๐พ , ๐‘ฅ โˆˆ { ( ๐น โ€˜ ๐‘ž ) } โ†ฆ ( ๐น โ€˜ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) ) ) โІ ( ( ๐พ ร— ๐ต ) ร— ๐ต ) )
34 12 33 eqsstrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ™ โІ ( ( ๐พ ร— ๐ต ) ร— ๐ต ) )
35 dff2 โŠข ( โˆ™ : ( ๐พ ร— ๐ต ) โŸถ ๐ต โ†” ( โˆ™ Fn ( ๐พ ร— ๐ต ) โˆง โˆ™ โІ ( ( ๐พ ร— ๐ต ) ร— ๐ต ) ) )
36 11 34 35 sylanbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ™ : ( ๐พ ร— ๐ต ) โŸถ ๐ต )