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Theorem eqgvscpbl

Description: The left coset equivalence relation is compatible with the scalar multiplication operation. (Contributed by Thierry Arnoux, 18-May-2023)

Ref Expression
Hypotheses eqgvscpbl.v ⊢ B = Base M
eqgvscpbl.e ⊢ ∼ ˙ = M ~ QG G
eqgvscpbl.s ⊢ S = Base Scalar ⁡ M
eqgvscpbl.p ⊢ · ˙ = ⋅ M
eqgvscpbl.m ⊢ φ → M ∈ LMod
eqgvscpbl.g ⊢ φ → G ∈ LSubSp ⁡ M
eqgvscpbl.k ⊢ φ → K ∈ S
Assertion eqgvscpbl ⊢ φ → X ∼ ˙ Y → K · ˙ X ∼ ˙ K · ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqgvscpbl.v ⊢ B = Base M
2 eqgvscpbl.e ⊢ ∼ ˙ = M ~ QG G
3 eqgvscpbl.s ⊢ S = Base Scalar ⁡ M
4 eqgvscpbl.p ⊢ · ˙ = ⋅ M
5 eqgvscpbl.m ⊢ φ → M ∈ LMod
6 eqgvscpbl.g ⊢ φ → G ∈ LSubSp ⁡ M
7 eqgvscpbl.k ⊢ φ → K ∈ S
8 5 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → M ∈ LMod
9 7 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → K ∈ S
10 simpr1 ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → X ∈ B
11 eqid ⊢ Scalar ⁡ M = Scalar ⁡ M
12 1 11 4 3 lmodvscl ⊢ M ∈ LMod ∧ K ∈ S ∧ X ∈ B → K · ˙ X ∈ B
13 8 9 10 12 syl3anc ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → K · ˙ X ∈ B
14 simpr2 ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → Y ∈ B
15 1 11 4 3 lmodvscl ⊢ M ∈ LMod ∧ K ∈ S ∧ Y ∈ B → K · ˙ Y ∈ B
16 8 9 14 15 syl3anc ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → K · ˙ Y ∈ B
17 5 ad2antrr ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M ∈ LMod
18 7 ad2antrr ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → K ∈ S
19 lmodgrp ⊢ M ∈ LMod → M ∈ Grp
20 17 19 syl ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M ∈ Grp
21 simplr ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X ∈ B
22 eqid ⊢ inv g ⁡ M = inv g ⁡ M
23 1 22 grpinvcl ⊢ M ∈ Grp ∧ X ∈ B → inv g ⁡ M ⁡ X ∈ B
24 20 21 23 syl2anc ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → inv g ⁡ M ⁡ X ∈ B
25 simpr ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → Y ∈ B
26 eqid ⊢ + M = + M
27 1 26 11 4 3 lmodvsdi ⊢ M ∈ LMod ∧ K ∈ S ∧ inv g ⁡ M ⁡ X ∈ B ∧ Y ∈ B → K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y = K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X + M K · ˙ Y
28 17 18 24 25 27 syl13anc ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y = K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X + M K · ˙ Y
29 1 11 4 22 3 lmodvsinv2 ⊢ M ∈ LMod ∧ K ∈ S ∧ X ∈ B → K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X = inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X
30 17 18 21 29 syl3anc ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X = inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X
31 30 oveq1d ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X + M K · ˙ Y = inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X + M K · ˙ Y
32 28 31 eqtrd ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y = inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X + M K · ˙ Y
33 32 anasss ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y = inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X + M K · ˙ Y
34 33 3adantr3 ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y = inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X + M K · ˙ Y
35 6 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → G ∈ LSubSp ⁡ M
36 simpr3 ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G
37 eqid ⊢ LSubSp ⁡ M = LSubSp ⁡ M
38 11 4 3 37 lssvscl ⊢ M ∈ LMod ∧ G ∈ LSubSp ⁡ M ∧ K ∈ S ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G
39 8 35 9 36 38 syl22anc ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → K · ˙ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G
40 34 39 eqeltrrd ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X + M K · ˙ Y ∈ G
41 13 16 40 3jca ⊢ φ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → K · ˙ X ∈ B ∧ K · ˙ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X + M K · ˙ Y ∈ G
42 41 ex ⊢ φ → X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G → K · ˙ X ∈ B ∧ K · ˙ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X + M K · ˙ Y ∈ G
43 5 19 syl ⊢ φ → M ∈ Grp
44 37 lsssubg ⊢ M ∈ LMod ∧ G ∈ LSubSp ⁡ M → G ∈ SubGrp ⁡ M
45 5 6 44 syl2anc ⊢ φ → G ∈ SubGrp ⁡ M
46 1 subgss ⊢ G ∈ SubGrp ⁡ M → G ⊆ B
47 45 46 syl ⊢ φ → G ⊆ B
48 1 22 26 2 eqgval ⊢ M ∈ Grp ∧ G ⊆ B → X ∼ ˙ Y ↔ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G
49 43 47 48 syl2anc ⊢ φ → X ∼ ˙ Y ↔ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ X + M Y ∈ G
50 1 22 26 2 eqgval ⊢ M ∈ Grp ∧ G ⊆ B → K · ˙ X ∼ ˙ K · ˙ Y ↔ K · ˙ X ∈ B ∧ K · ˙ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X + M K · ˙ Y ∈ G
51 43 47 50 syl2anc ⊢ φ → K · ˙ X ∼ ˙ K · ˙ Y ↔ K · ˙ X ∈ B ∧ K · ˙ Y ∈ B ∧ inv g ⁡ M ⁡ K · ˙ X + M K · ˙ Y ∈ G
52 42 49 51 3imtr4d ⊢ φ → X ∼ ˙ Y → K · ˙ X ∼ ˙ K · ˙ Y