Metamath Proof Explorer


Theorem lssintcl

Description: The intersection of a nonempty set of subspaces is a subspace. (Contributed by NM, 8-Dec-2013) (Revised by Mario Carneiro, 19-Jun-2014)

Ref Expression
Hypothesis lssintcl.s 𝑆 = ( LSubSp ‘ 𝑊 )
Assertion lssintcl ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → 𝐴𝑆 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lssintcl.s 𝑆 = ( LSubSp ‘ 𝑊 )
2 eqidd ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → ( Scalar ‘ 𝑊 ) = ( Scalar ‘ 𝑊 ) )
3 eqidd ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) = ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) )
4 eqidd ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → ( Base ‘ 𝑊 ) = ( Base ‘ 𝑊 ) )
5 eqidd ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → ( +g𝑊 ) = ( +g𝑊 ) )
6 eqidd ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → ( ·𝑠𝑊 ) = ( ·𝑠𝑊 ) )
7 1 a1i ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → 𝑆 = ( LSubSp ‘ 𝑊 ) )
8 intssuni2 ( ( 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → 𝐴 𝑆 )
9 8 3adant1 ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → 𝐴 𝑆 )
10 eqid ( Base ‘ 𝑊 ) = ( Base ‘ 𝑊 )
11 10 1 lssss ( 𝑦𝑆𝑦 ⊆ ( Base ‘ 𝑊 ) )
12 velpw ( 𝑦 ∈ 𝒫 ( Base ‘ 𝑊 ) ↔ 𝑦 ⊆ ( Base ‘ 𝑊 ) )
13 11 12 sylibr ( 𝑦𝑆𝑦 ∈ 𝒫 ( Base ‘ 𝑊 ) )
14 13 ssriv 𝑆 ⊆ 𝒫 ( Base ‘ 𝑊 )
15 sspwuni ( 𝑆 ⊆ 𝒫 ( Base ‘ 𝑊 ) ↔ 𝑆 ⊆ ( Base ‘ 𝑊 ) )
16 14 15 mpbi 𝑆 ⊆ ( Base ‘ 𝑊 )
17 9 16 sstrdi ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → 𝐴 ⊆ ( Base ‘ 𝑊 ) )
18 simpl1 ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ 𝑦𝐴 ) → 𝑊 ∈ LMod )
19 simp2 ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → 𝐴𝑆 )
20 19 sselda ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ 𝑦𝐴 ) → 𝑦𝑆 )
21 eqid ( 0g𝑊 ) = ( 0g𝑊 )
22 21 1 lss0cl ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑦𝑆 ) → ( 0g𝑊 ) ∈ 𝑦 )
23 18 20 22 syl2anc ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ 𝑦𝐴 ) → ( 0g𝑊 ) ∈ 𝑦 )
24 23 ralrimiva ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → ∀ 𝑦𝐴 ( 0g𝑊 ) ∈ 𝑦 )
25 fvex ( 0g𝑊 ) ∈ V
26 25 elint2 ( ( 0g𝑊 ) ∈ 𝐴 ↔ ∀ 𝑦𝐴 ( 0g𝑊 ) ∈ 𝑦 )
27 24 26 sylibr ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → ( 0g𝑊 ) ∈ 𝐴 )
28 27 ne0d ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → 𝐴 ≠ ∅ )
29 20 adantlr ( ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎 𝐴𝑏 𝐴 ) ) ∧ 𝑦𝐴 ) → 𝑦𝑆 )
30 simplr1 ( ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎 𝐴𝑏 𝐴 ) ) ∧ 𝑦𝐴 ) → 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) )
31 simplr2 ( ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎 𝐴𝑏 𝐴 ) ) ∧ 𝑦𝐴 ) → 𝑎 𝐴 )
32 simpr ( ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎 𝐴𝑏 𝐴 ) ) ∧ 𝑦𝐴 ) → 𝑦𝐴 )
33 elinti ( 𝑎 𝐴 → ( 𝑦𝐴𝑎𝑦 ) )
34 31 32 33 sylc ( ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎 𝐴𝑏 𝐴 ) ) ∧ 𝑦𝐴 ) → 𝑎𝑦 )
35 simplr3 ( ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎 𝐴𝑏 𝐴 ) ) ∧ 𝑦𝐴 ) → 𝑏 𝐴 )
36 elinti ( 𝑏 𝐴 → ( 𝑦𝐴𝑏𝑦 ) )
37 35 32 36 sylc ( ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎 𝐴𝑏 𝐴 ) ) ∧ 𝑦𝐴 ) → 𝑏𝑦 )
38 eqid ( Scalar ‘ 𝑊 ) = ( Scalar ‘ 𝑊 )
39 eqid ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) = ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) )
40 eqid ( +g𝑊 ) = ( +g𝑊 )
41 eqid ( ·𝑠𝑊 ) = ( ·𝑠𝑊 )
42 38 39 40 41 1 lsscl ( ( 𝑦𝑆 ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎𝑦𝑏𝑦 ) ) → ( ( 𝑥 ( ·𝑠𝑊 ) 𝑎 ) ( +g𝑊 ) 𝑏 ) ∈ 𝑦 )
43 29 30 34 37 42 syl13anc ( ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎 𝐴𝑏 𝐴 ) ) ∧ 𝑦𝐴 ) → ( ( 𝑥 ( ·𝑠𝑊 ) 𝑎 ) ( +g𝑊 ) 𝑏 ) ∈ 𝑦 )
44 43 ralrimiva ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎 𝐴𝑏 𝐴 ) ) → ∀ 𝑦𝐴 ( ( 𝑥 ( ·𝑠𝑊 ) 𝑎 ) ( +g𝑊 ) 𝑏 ) ∈ 𝑦 )
45 ovex ( ( 𝑥 ( ·𝑠𝑊 ) 𝑎 ) ( +g𝑊 ) 𝑏 ) ∈ V
46 45 elint2 ( ( ( 𝑥 ( ·𝑠𝑊 ) 𝑎 ) ( +g𝑊 ) 𝑏 ) ∈ 𝐴 ↔ ∀ 𝑦𝐴 ( ( 𝑥 ( ·𝑠𝑊 ) 𝑎 ) ( +g𝑊 ) 𝑏 ) ∈ 𝑦 )
47 44 46 sylibr ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑊 ) ) ∧ 𝑎 𝐴𝑏 𝐴 ) ) → ( ( 𝑥 ( ·𝑠𝑊 ) 𝑎 ) ( +g𝑊 ) 𝑏 ) ∈ 𝐴 )
48 2 3 4 5 6 7 17 28 47 islssd ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝑆𝐴 ≠ ∅ ) → 𝐴𝑆 )