Metamath Proof Explorer


Theorem islss

Description: The predicate "is a subspace" (of a left module or left vector space). (Contributed by NM, 8-Dec-2013) (Revised by Mario Carneiro, 8-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses lssset.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
lssset.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น )
lssset.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
lssset.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
lssset.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
lssset.s โŠข ๐‘† = ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š )
Assertion islss ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† โ†” ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lssset.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
2 lssset.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น )
3 lssset.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
4 lssset.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
5 lssset.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
6 lssset.s โŠข ๐‘† = ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š )
7 elfvex โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ V )
8 7 6 eleq2s โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† โ†’ ๐‘Š โˆˆ V )
9 fvprc โŠข ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) = โˆ… )
10 3 9 eqtrid โŠข ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ๐‘‰ = โˆ… )
11 10 sseq2d โŠข ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โ†” ๐‘ˆ โŠ† โˆ… ) )
12 11 biimpcd โŠข ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โ†’ ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ๐‘ˆ โŠ† โˆ… ) )
13 ss0 โŠข ( ๐‘ˆ โŠ† โˆ… โ†’ ๐‘ˆ = โˆ… )
14 12 13 syl6 โŠข ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โ†’ ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ๐‘ˆ = โˆ… ) )
15 14 necon1ad โŠข ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โ†’ ( ๐‘ˆ โ‰  โˆ… โ†’ ๐‘Š โˆˆ V ) )
16 15 imp โŠข ( ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ V )
17 16 3adant3 โŠข ( ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ V )
18 1 2 3 4 5 6 lssset โŠข ( ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ๐‘† = { ๐‘  โˆˆ ( ๐’ซ ๐‘‰ โˆ– { โˆ… } ) โˆฃ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘  โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘  ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘  } )
19 18 eleq2d โŠข ( ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† โ†” ๐‘ˆ โˆˆ { ๐‘  โˆˆ ( ๐’ซ ๐‘‰ โˆ– { โˆ… } ) โˆฃ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘  โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘  ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘  } ) )
20 eldifsn โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ ( ๐’ซ ๐‘‰ โˆ– { โˆ… } ) โ†” ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… ) )
21 3 fvexi โŠข ๐‘‰ โˆˆ V
22 21 elpw2 โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โ†” ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ )
23 22 anbi1i โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… ) โ†” ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… ) )
24 20 23 bitri โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ ( ๐’ซ ๐‘‰ โˆ– { โˆ… } ) โ†” ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… ) )
25 24 anbi1i โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ ( ๐’ซ ๐‘‰ โˆ– { โˆ… } ) โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†” ( ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… ) โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
26 eleq2 โŠข ( ๐‘  = ๐‘ˆ โ†’ ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘  โ†” ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
27 26 raleqbi1dv โŠข ( ๐‘  = ๐‘ˆ โ†’ ( โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘  ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘  โ†” โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
28 27 raleqbi1dv โŠข ( ๐‘  = ๐‘ˆ โ†’ ( โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘  โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘  ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘  โ†” โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
29 28 ralbidv โŠข ( ๐‘  = ๐‘ˆ โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘  โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘  ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘  โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
30 29 elrab โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ { ๐‘  โˆˆ ( ๐’ซ ๐‘‰ โˆ– { โˆ… } ) โˆฃ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘  โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘  ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘  } โ†” ( ๐‘ˆ โˆˆ ( ๐’ซ ๐‘‰ โˆ– { โˆ… } ) โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
31 df-3an โŠข ( ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†” ( ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… ) โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
32 25 30 31 3bitr4i โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ { ๐‘  โˆˆ ( ๐’ซ ๐‘‰ โˆ– { โˆ… } ) โˆฃ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘  โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘  ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘  } โ†” ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
33 19 32 bitrdi โŠข ( ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† โ†” ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) ) )
34 8 17 33 pm5.21nii โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† โ†” ( ๐‘ˆ โŠ† ๐‘‰ โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )