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Theorem frlmgsum

Description: Finite commutative sums in a free module are taken componentwise. (Contributed by Stefan O'Rear, 1-Feb-2015) (Revised by Mario Carneiro, 5-Jul-2015) (Revised by AV, 23-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses frlmgsum.y Y = R freeLMod I
frlmgsum.b B = Base Y
frlmgsum.z 0 ˙ = 0 Y
frlmgsum.i φ I V
frlmgsum.j φ J W
frlmgsum.r φ R Ring
frlmgsum.f φ y J x I U B
frlmgsum.w φ finSupp 0 ˙ y J x I U
Assertion frlmgsum φ Y y J x I U = x I R y J U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frlmgsum.y Y = R freeLMod I
2 frlmgsum.b B = Base Y
3 frlmgsum.z 0 ˙ = 0 Y
4 frlmgsum.i φ I V
5 frlmgsum.j φ J W
6 frlmgsum.r φ R Ring
7 frlmgsum.f φ y J x I U B
8 frlmgsum.w φ finSupp 0 ˙ y J x I U
9 1 2 frlmpws R Ring I V Y = ringLMod R 𝑠 I 𝑠 B
10 6 4 9 syl2anc φ Y = ringLMod R 𝑠 I 𝑠 B
11 10 oveq1d φ Y y J x I U = ringLMod R 𝑠 I 𝑠 B y J x I U
12 eqid Base ringLMod R 𝑠 I = Base ringLMod R 𝑠 I
13 eqid + ringLMod R 𝑠 I = + ringLMod R 𝑠 I
14 eqid ringLMod R 𝑠 I 𝑠 B = ringLMod R 𝑠 I 𝑠 B
15 ovexd φ ringLMod R 𝑠 I V
16 eqid LSubSp ringLMod R 𝑠 I = LSubSp ringLMod R 𝑠 I
17 1 2 16 frlmlss R Ring I V B LSubSp ringLMod R 𝑠 I
18 6 4 17 syl2anc φ B LSubSp ringLMod R 𝑠 I
19 12 16 lssss B LSubSp ringLMod R 𝑠 I B Base ringLMod R 𝑠 I
20 18 19 syl φ B Base ringLMod R 𝑠 I
21 7 fmpttd φ y J x I U : J B
22 rlmlmod R Ring ringLMod R LMod
23 6 22 syl φ ringLMod R LMod
24 eqid ringLMod R 𝑠 I = ringLMod R 𝑠 I
25 24 pwslmod ringLMod R LMod I V ringLMod R 𝑠 I LMod
26 23 4 25 syl2anc φ ringLMod R 𝑠 I LMod
27 eqid 0 ringLMod R 𝑠 I = 0 ringLMod R 𝑠 I
28 27 16 lss0cl ringLMod R 𝑠 I LMod B LSubSp ringLMod R 𝑠 I 0 ringLMod R 𝑠 I B
29 26 18 28 syl2anc φ 0 ringLMod R 𝑠 I B
30 lmodcmn ringLMod R LMod ringLMod R CMnd
31 23 30 syl φ ringLMod R CMnd
32 cmnmnd ringLMod R CMnd ringLMod R Mnd
33 31 32 syl φ ringLMod R Mnd
34 24 pwsmnd ringLMod R Mnd I V ringLMod R 𝑠 I Mnd
35 33 4 34 syl2anc φ ringLMod R 𝑠 I Mnd
36 12 13 27 mndlrid ringLMod R 𝑠 I Mnd x Base ringLMod R 𝑠 I 0 ringLMod R 𝑠 I + ringLMod R 𝑠 I x = x x + ringLMod R 𝑠 I 0 ringLMod R 𝑠 I = x
37 35 36 sylan φ x Base ringLMod R 𝑠 I 0 ringLMod R 𝑠 I + ringLMod R 𝑠 I x = x x + ringLMod R 𝑠 I 0 ringLMod R 𝑠 I = x
38 12 13 14 15 5 20 21 29 37 gsumress φ ringLMod R 𝑠 I y J x I U = ringLMod R 𝑠 I 𝑠 B y J x I U
39 rlmbas Base R = Base ringLMod R
40 eqid Base R = Base R
41 1 40 2 frlmbasf I V x I U B x I U : I Base R
42 4 7 41 syl2an2r φ y J x I U : I Base R
43 42 fvmptelrn φ y J x I U Base R
44 43 an32s φ x I y J U Base R
45 44 anasss φ x I y J U Base R
46 10 fveq2d φ 0 Y = 0 ringLMod R 𝑠 I 𝑠 B
47 16 lsssubg ringLMod R 𝑠 I LMod B LSubSp ringLMod R 𝑠 I B SubGrp ringLMod R 𝑠 I
48 26 18 47 syl2anc φ B SubGrp ringLMod R 𝑠 I
49 14 27 subg0 B SubGrp ringLMod R 𝑠 I 0 ringLMod R 𝑠 I = 0 ringLMod R 𝑠 I 𝑠 B
50 48 49 syl φ 0 ringLMod R 𝑠 I = 0 ringLMod R 𝑠 I 𝑠 B
51 46 50 eqtr4d φ 0 Y = 0 ringLMod R 𝑠 I
52 3 51 eqtrid φ 0 ˙ = 0 ringLMod R 𝑠 I
53 8 52 breqtrd φ finSupp 0 ringLMod R 𝑠 I y J x I U
54 24 39 27 4 5 31 45 53 pwsgsum φ ringLMod R 𝑠 I y J x I U = x I ringLMod R y J U
55 5 mptexd φ y J U V
56 fvexd φ ringLMod R V
57 39 a1i φ Base R = Base ringLMod R
58 rlmplusg + R = + ringLMod R
59 58 a1i φ + R = + ringLMod R
60 55 6 56 57 59 gsumpropd φ R y J U = ringLMod R y J U
61 60 mpteq2dv φ x I R y J U = x I ringLMod R y J U
62 54 61 eqtr4d φ ringLMod R 𝑠 I y J x I U = x I R y J U
63 11 38 62 3eqtr2d φ Y y J x I U = x I R y J U