Metamath Proof Explorer


Theorem lincreslvec3

Description: Property 3 of a specially modified restriction of a linear combination in a vector space. (Contributed by AV, 18-May-2019) (Proof shortened by AV, 30-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses lincresunit.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘€ )
lincresunit.r โŠข ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘€ )
lincresunit.e โŠข ๐ธ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
lincresunit.u โŠข ๐‘ˆ = ( Unit โ€˜ ๐‘… )
lincresunit.0 โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
lincresunit.z โŠข ๐‘ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ )
lincresunit.n โŠข ๐‘ = ( invg โ€˜ ๐‘… )
lincresunit.i โŠข ๐ผ = ( invr โ€˜ ๐‘… )
lincresunit.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
lincresunit.g โŠข ๐บ = ( ๐‘  โˆˆ ( ๐‘† โˆ– { ๐‘‹ } ) โ†ฆ ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘  ) ) )
Assertion lincreslvec3 ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) โˆง ( ๐น ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘† ) = ๐‘ ) โ†’ ( ๐บ ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ( ๐‘† โˆ– { ๐‘‹ } ) ) = ๐‘‹ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lincresunit.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘€ )
2 lincresunit.r โŠข ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘€ )
3 lincresunit.e โŠข ๐ธ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
4 lincresunit.u โŠข ๐‘ˆ = ( Unit โ€˜ ๐‘… )
5 lincresunit.0 โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
6 lincresunit.z โŠข ๐‘ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ )
7 lincresunit.n โŠข ๐‘ = ( invg โ€˜ ๐‘… )
8 lincresunit.i โŠข ๐ผ = ( invr โ€˜ ๐‘… )
9 lincresunit.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
10 lincresunit.g โŠข ๐บ = ( ๐‘  โˆˆ ( ๐‘† โˆ– { ๐‘‹ } ) โ†ฆ ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘  ) ) )
11 lveclmod โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LVec โ†’ ๐‘€ โˆˆ LMod )
12 11 3anim2i โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) )
13 12 3ad2ant1 โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) โˆง ( ๐น ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘† ) = ๐‘ ) โ†’ ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) )
14 simp21 โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) โˆง ( ๐น ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘† ) = ๐‘ ) โ†’ ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) )
15 elmapi โŠข ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โ†’ ๐น : ๐‘† โŸถ ๐ธ )
16 15 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) โ†’ ๐น : ๐‘† โŸถ ๐ธ )
17 simp3 โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† )
18 ffvelcdm โŠข ( ( ๐น : ๐‘† โŸถ ๐ธ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ธ )
19 16 17 18 syl2anr โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ธ )
20 simpr2 โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 )
21 2 lvecdrng โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LVec โ†’ ๐‘… โˆˆ DivRing )
22 21 3ad2ant2 โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘… โˆˆ DivRing )
23 22 adantr โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) ) โ†’ ๐‘… โˆˆ DivRing )
24 3 4 5 drngunit โŠข ( ๐‘… โˆˆ DivRing โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘ˆ โ†” ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ธ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 ) ) )
25 23 24 syl โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘ˆ โ†” ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ธ โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 ) ) )
26 19 20 25 mpbir2and โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
27 26 3adant3 โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) โˆง ( ๐น ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘† ) = ๐‘ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
28 simp3 โŠข ( ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) โ†’ ๐น finSupp 0 )
29 28 3ad2ant2 โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) โˆง ( ๐น ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘† ) = ๐‘ ) โ†’ ๐น finSupp 0 )
30 simp3 โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) โˆง ( ๐น ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘† ) = ๐‘ ) โ†’ ( ๐น ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘† ) = ๐‘ )
31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 lincresunit3 โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐น finSupp 0 ) โˆง ( ๐น ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘† ) = ๐‘ ) โ†’ ( ๐บ ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ( ๐‘† โˆ– { ๐‘‹ } ) ) = ๐‘‹ )
32 13 14 27 29 30 31 syl131anc โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐ต โˆง ๐‘€ โˆˆ LVec โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐น โˆˆ ( ๐ธ โ†‘m ๐‘† ) โˆง ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 โˆง ๐น finSupp 0 ) โˆง ( ๐น ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘† ) = ๐‘ ) โ†’ ( ๐บ ( linC โ€˜ ๐‘€ ) ( ๐‘† โˆ– { ๐‘‹ } ) ) = ๐‘‹ )