Metamath Proof Explorer


Theorem qusvsval

Description: Value of the scalar multiplication operation on the quotient structure. (Contributed by Thierry Arnoux, 18-May-2023)

Ref Expression
Hypotheses eqgvscpbl.v โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘€ )
eqgvscpbl.e โŠข โˆผ = ( ๐‘€ ~QG ๐บ )
eqgvscpbl.s โŠข ๐‘† = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) )
eqgvscpbl.p โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ )
eqgvscpbl.m โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ LMod )
eqgvscpbl.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘€ ) )
eqgvscpbl.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐พ โˆˆ ๐‘† )
qusvsval.n โŠข ๐‘ = ( ๐‘€ /s ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )
qusvsval.m โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ )
qusvsval.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
Assertion qusvsval ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆ™ [ ๐‘‹ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) = [ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqgvscpbl.v โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘€ )
2 eqgvscpbl.e โŠข โˆผ = ( ๐‘€ ~QG ๐บ )
3 eqgvscpbl.s โŠข ๐‘† = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) )
4 eqgvscpbl.p โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ )
5 eqgvscpbl.m โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ LMod )
6 eqgvscpbl.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘€ ) )
7 eqgvscpbl.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐พ โˆˆ ๐‘† )
8 qusvsval.n โŠข ๐‘ = ( ๐‘€ /s ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )
9 qusvsval.m โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ )
10 qusvsval.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
11 8 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ = ( ๐‘€ /s ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) )
12 1 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘€ ) )
13 eqid โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )
14 ovex โŠข ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) โˆˆ V
15 14 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) โˆˆ V )
16 11 12 13 15 5 qusval โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ = ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€œs ๐‘€ ) )
17 11 12 13 15 5 quslem โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) : ๐ต โ€“ontoโ†’ ( ๐ต / ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) )
18 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘€ )
19 5 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘ข โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ๐‘€ โˆˆ LMod )
20 6 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘ข โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ๐บ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘€ ) )
21 simpr1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘ข โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘† )
22 simpr2 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘ข โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ๐‘ข โˆˆ ๐ต )
23 simpr3 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘ข โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ๐‘ฃ โˆˆ ๐ต )
24 1 2 3 4 19 20 21 8 9 13 22 23 qusvscpbl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘˜ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘ข โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘ข ) = ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘ฃ ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ ยท ๐‘ข ) ) = ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ( ๐‘˜ ยท ๐‘ฃ ) ) ) )
25 16 12 17 5 18 3 4 9 24 imasvscaval โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐พ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐พ โˆ™ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ) )
26 7 10 25 mpd3an23 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆ™ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ) )
27 eceq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) = [ ๐‘‹ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )
28 ecexg โŠข ( ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) โˆˆ V โ†’ [ ๐‘‹ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) โˆˆ V )
29 14 28 ax-mp โŠข [ ๐‘‹ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) โˆˆ V
30 27 13 29 fvmpt โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘‹ ) = [ ๐‘‹ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )
31 10 30 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘‹ ) = [ ๐‘‹ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )
32 31 oveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆ™ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘‹ ) ) = ( ๐พ โˆ™ [ ๐‘‹ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) )
33 1 18 4 3 lmodvscl โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐พ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ต )
34 5 7 10 33 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ต )
35 eceq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) โ†’ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) = [ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )
36 ecexg โŠข ( ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) โˆˆ V โ†’ [ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) โˆˆ V )
37 14 36 ax-mp โŠข [ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) โˆˆ V
38 35 13 37 fvmpt โŠข ( ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ต โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ) = [ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )
39 34 38 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โ†ฆ [ ๐‘ฅ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) โ€˜ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ) = [ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )
40 26 32 39 3eqtr3d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆ™ [ ๐‘‹ ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) ) = [ ( ๐พ ยท ๐‘‹ ) ] ( ๐‘€ ~QG ๐บ ) )