Metamath Proof Explorer


Theorem islssd

Description: Properties that determine 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 islssd.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
islssd.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น ) )
islssd.v โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
islssd.p โŠข ( ๐œ‘ โ†’ + = ( +g โ€˜ ๐‘Š ) )
islssd.t โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) )
islssd.s โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† = ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š ) )
islssd.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โІ ๐‘‰ )
islssd.z โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โ‰  โˆ… )
islssd.c โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
Assertion islssd ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 islssd.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
2 islssd.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น ) )
3 islssd.v โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
4 islssd.p โŠข ( ๐œ‘ โ†’ + = ( +g โ€˜ ๐‘Š ) )
5 islssd.t โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) )
6 islssd.s โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† = ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š ) )
7 islssd.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โІ ๐‘‰ )
8 islssd.z โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โ‰  โˆ… )
9 islssd.c โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
10 7 3 sseqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โІ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
11 9 3exp2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†’ ( ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) ) ) )
12 11 imp43 โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต ) โˆง ( ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
13 12 ralrimivva โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต ) โ†’ โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
14 13 ex โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†’ โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
15 1 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐น ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
16 2 15 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
17 16 eleq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†” ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) )
18 4 oveqd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) )
19 5 oveqd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) = ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Ž ) )
20 19 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) = ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Ž ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) )
21 18 20 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) = ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Ž ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) )
22 21 eleq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ โ†” ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Ž ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
23 22 2ralbidv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘Ž ) + ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ โ†” โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Ž ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
24 14 17 23 3imtr3d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Ž ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
25 24 ralrimiv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Ž ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
26 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
27 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
28 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘Š ) = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
29 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐‘Š ) = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
30 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
31 eqid โŠข ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š ) = ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š )
32 26 27 28 29 30 31 islss โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š ) โ†” ( ๐‘ˆ โІ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆง ๐‘ˆ โ‰  โˆ… โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘ˆ โˆ€ ๐‘ โˆˆ ๐‘ˆ ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Ž ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ ) โˆˆ ๐‘ˆ ) )
33 10 8 25 32 syl3anbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š ) )
34 33 6 eleqtrrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† )