Metamath Proof Explorer


Theorem lssvsubcl

Description: Closure of vector subtraction in a subspace. (Contributed by NM, 31-Mar-2014) (Revised by Mario Carneiro, 19-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses lssvsubcl.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐‘Š )
lssvsubcl.s โŠข ๐‘† = ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š )
Assertion lssvsubcl ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆ’ ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘ˆ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lssvsubcl.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐‘Š )
2 lssvsubcl.s โŠข ๐‘† = ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š )
3 simpll โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
4 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘Š ) = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
5 4 2 lssel โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
6 5 ad2ant2lr โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
7 4 2 lssel โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
8 7 ad2ant2l โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
9 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐‘Š ) = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
10 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
11 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
12 eqid โŠข ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
13 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
14 4 9 1 10 11 12 13 lmodvsubval2 โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆง ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆ’ ๐‘Œ ) = ( ๐‘‹ ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) ) )
15 3 6 8 14 syl3anc โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆ’ ๐‘Œ ) = ( ๐‘‹ ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) ) )
16 10 lmodfgrp โŠข ( ๐‘Š โˆˆ LMod โ†’ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) โˆˆ Grp )
17 3 16 syl โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) โˆˆ Grp )
18 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
19 10 18 13 lmod1cl โŠข ( ๐‘Š โˆˆ LMod โ†’ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
20 3 19 syl โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
21 18 12 grpinvcl โŠข ( ( ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) โˆˆ Grp โˆง ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) โ†’ ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
22 17 20 21 syl2anc โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
23 4 10 11 18 lmodvscl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆง ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†’ ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
24 3 22 8 23 syl3anc โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
25 4 9 lmodcom โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆง ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) ) = ( ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘‹ ) )
26 3 6 24 25 syl3anc โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) ) = ( ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘‹ ) )
27 simplr โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† )
28 simprr โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ )
29 simprl โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ )
30 10 18 9 11 2 lsscl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† โˆง ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
31 27 22 28 29 30 syl13anc โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
32 26 31 eqeltrd โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘Œ ) ) โˆˆ ๐‘ˆ )
33 15 32 eqeltrd โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆ’ ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘ˆ )