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Theorem frlmsslsp

Description: A subset of a free module obtained by restricting the support set is spanned by the relevant unit vectors. (Contributed by Stefan O'Rear, 6-Feb-2015) (Revised by AV, 24-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses frlmsslsp.y Y = R freeLMod I
frlmsslsp.u U = R unitVec I
frlmsslsp.k K = LSpan Y
frlmsslsp.b B = Base Y
frlmsslsp.z 0 ˙ = 0 R
frlmsslsp.c C = x B | x supp 0 ˙ J
Assertion frlmsslsp R Ring I V J I K U J = C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frlmsslsp.y Y = R freeLMod I
2 frlmsslsp.u U = R unitVec I
3 frlmsslsp.k K = LSpan Y
4 frlmsslsp.b B = Base Y
5 frlmsslsp.z 0 ˙ = 0 R
6 frlmsslsp.c C = x B | x supp 0 ˙ J
7 1 frlmlmod R Ring I V Y LMod
8 7 3adant3 R Ring I V J I Y LMod
9 eqid LSubSp Y = LSubSp Y
10 1 9 4 5 6 frlmsslss2 R Ring I V J I C LSubSp Y
11 2 1 4 uvcff R Ring I V U : I B
12 11 3adant3 R Ring I V J I U : I B
13 12 adantr R Ring I V J I y J U : I B
14 simp3 R Ring I V J I J I
15 14 sselda R Ring I V J I y J y I
16 13 15 ffvelrnd R Ring I V J I y J U y B
17 simpl2 R Ring I V J I y J I V
18 eqid Base R = Base R
19 1 18 4 frlmbasf I V U y B U y : I Base R
20 17 16 19 syl2anc R Ring I V J I y J U y : I Base R
21 simpll1 R Ring I V J I y J x I J R Ring
22 simpll2 R Ring I V J I y J x I J I V
23 15 adantr R Ring I V J I y J x I J y I
24 eldifi x I J x I
25 24 adantl R Ring I V J I y J x I J x I
26 elneeldif y J x I J y x
27 26 adantll R Ring I V J I y J x I J y x
28 2 21 22 23 25 27 5 uvcvv0 R Ring I V J I y J x I J U y x = 0 ˙
29 20 28 suppss R Ring I V J I y J U y supp 0 ˙ J
30 oveq1 x = U y x supp 0 ˙ = U y supp 0 ˙
31 30 sseq1d x = U y x supp 0 ˙ J U y supp 0 ˙ J
32 31 6 elrab2 U y C U y B U y supp 0 ˙ J
33 16 29 32 sylanbrc R Ring I V J I y J U y C
34 33 ralrimiva R Ring I V J I y J U y C
35 12 ffund R Ring I V J I Fun U
36 12 fdmd R Ring I V J I dom U = I
37 14 36 sseqtrrd R Ring I V J I J dom U
38 funimass4 Fun U J dom U U J C y J U y C
39 35 37 38 syl2anc R Ring I V J I U J C y J U y C
40 34 39 mpbird R Ring I V J I U J C
41 9 3 lspssp Y LMod C LSubSp Y U J C K U J C
42 8 10 40 41 syl3anc R Ring I V J I K U J C
43 simpl1 R Ring I V J I y C R Ring
44 simpl2 R Ring I V J I y C I V
45 6 ssrab3 C B
46 45 a1i R Ring I V J I C B
47 46 sselda R Ring I V J I y C y B
48 eqid Y = Y
49 2 1 4 48 uvcresum R Ring I V y B y = Y y Y f U
50 43 44 47 49 syl3anc R Ring I V J I y C y = Y y Y f U
51 eqid 0 Y = 0 Y
52 lmodabl Y LMod Y Abel
53 8 52 syl R Ring I V J I Y Abel
54 53 adantr R Ring I V J I y C Y Abel
55 imassrn U J ran U
56 12 frnd R Ring I V J I ran U B
57 55 56 sstrid R Ring I V J I U J B
58 4 9 3 lspcl Y LMod U J B K U J LSubSp Y
59 8 57 58 syl2anc R Ring I V J I K U J LSubSp Y
60 9 lsssubg Y LMod K U J LSubSp Y K U J SubGrp Y
61 8 59 60 syl2anc R Ring I V J I K U J SubGrp Y
62 61 adantr R Ring I V J I y C K U J SubGrp Y
63 1 18 4 frlmbasf I V y B y : I Base R
64 63 3ad2antl2 R Ring I V J I y B y : I Base R
65 64 ffnd R Ring I V J I y B y Fn I
66 12 ffnd R Ring I V J I U Fn I
67 66 adantr R Ring I V J I y B U Fn I
68 simpl2 R Ring I V J I y B I V
69 inidm I I = I
70 65 67 68 68 69 offn R Ring I V J I y B y Y f U Fn I
71 47 70 syldan R Ring I V J I y C y Y f U Fn I
72 47 65 syldan R Ring I V J I y C y Fn I
73 72 adantrr R Ring I V J I y C z I y Fn I
74 66 adantr R Ring I V J I y C z I U Fn I
75 simpl2 R Ring I V J I y C z I I V
76 simprr R Ring I V J I y C z I z I
77 fnfvof y Fn I U Fn I I V z I y Y f U z = y z Y U z
78 73 74 75 76 77 syl22anc R Ring I V J I y C z I y Y f U z = y z Y U z
79 8 adantr R Ring I V J I y C z J Y LMod
80 59 adantr R Ring I V J I y C z J K U J LSubSp Y
81 45 sseli y C y B
82 81 64 sylan2 R Ring I V J I y C y : I Base R
83 82 adantrr R Ring I V J I y C z J y : I Base R
84 14 sselda R Ring I V J I z J z I
85 84 adantrl R Ring I V J I y C z J z I
86 83 85 ffvelrnd R Ring I V J I y C z J y z Base R
87 1 frlmsca R Ring I V R = Scalar Y
88 87 3adant3 R Ring I V J I R = Scalar Y
89 88 fveq2d R Ring I V J I Base R = Base Scalar Y
90 89 adantr R Ring I V J I y C z J Base R = Base Scalar Y
91 86 90 eleqtrd R Ring I V J I y C z J y z Base Scalar Y
92 4 3 lspssid Y LMod U J B U J K U J
93 8 57 92 syl2anc R Ring I V J I U J K U J
94 93 adantr R Ring I V J I y C z J U J K U J
95 funfvima2 Fun U J dom U z J U z U J
96 35 37 95 syl2anc R Ring I V J I z J U z U J
97 96 imp R Ring I V J I z J U z U J
98 97 adantrl R Ring I V J I y C z J U z U J
99 94 98 sseldd R Ring I V J I y C z J U z K U J
100 eqid Scalar Y = Scalar Y
101 eqid Base Scalar Y = Base Scalar Y
102 100 48 101 9 lssvscl Y LMod K U J LSubSp Y y z Base Scalar Y U z K U J y z Y U z K U J
103 79 80 91 99 102 syl22anc R Ring I V J I y C z J y z Y U z K U J
104 103 anassrs R Ring I V J I y C z J y z Y U z K U J
105 104 adantlrr R Ring I V J I y C z I z J y z Y U z K U J
106 id R Ring I V J I y C R Ring I V J I y C
107 106 adantrr R Ring I V J I y C z I R Ring I V J I y C
108 107 adantr R Ring I V J I y C z I ¬ z J R Ring I V J I y C
109 simplrr R Ring I V J I y C z I ¬ z J z I
110 simpr R Ring I V J I y C z I ¬ z J ¬ z J
111 109 110 eldifd R Ring I V J I y C z I ¬ z J z I J
112 oveq1 x = y x supp 0 ˙ = y supp 0 ˙
113 112 sseq1d x = y x supp 0 ˙ J y supp 0 ˙ J
114 113 6 elrab2 y C y B y supp 0 ˙ J
115 114 simprbi y C y supp 0 ˙ J
116 115 adantl R Ring I V J I y C y supp 0 ˙ J
117 5 fvexi 0 ˙ V
118 117 a1i R Ring I V J I y C 0 ˙ V
119 82 116 44 118 suppssr R Ring I V J I y C z I J y z = 0 ˙
120 108 111 119 syl2anc R Ring I V J I y C z I ¬ z J y z = 0 ˙
121 88 fveq2d R Ring I V J I 0 R = 0 Scalar Y
122 5 121 eqtrid R Ring I V J I 0 ˙ = 0 Scalar Y
123 122 ad2antrr R Ring I V J I y C z I ¬ z J 0 ˙ = 0 Scalar Y
124 120 123 eqtrd R Ring I V J I y C z I ¬ z J y z = 0 Scalar Y
125 124 oveq1d R Ring I V J I y C z I ¬ z J y z Y U z = 0 Scalar Y Y U z
126 8 ad2antrr R Ring I V J I y C z I ¬ z J Y LMod
127 12 ffvelrnda R Ring I V J I z I U z B
128 127 adantrl R Ring I V J I y C z I U z B
129 128 adantr R Ring I V J I y C z I ¬ z J U z B
130 eqid 0 Scalar Y = 0 Scalar Y
131 4 100 48 130 51 lmod0vs Y LMod U z B 0 Scalar Y Y U z = 0 Y
132 126 129 131 syl2anc R Ring I V J I y C z I ¬ z J 0 Scalar Y Y U z = 0 Y
133 125 132 eqtrd R Ring I V J I y C z I ¬ z J y z Y U z = 0 Y
134 59 ad2antrr R Ring I V J I y C z I ¬ z J K U J LSubSp Y
135 51 9 lss0cl Y LMod K U J LSubSp Y 0 Y K U J
136 126 134 135 syl2anc R Ring I V J I y C z I ¬ z J 0 Y K U J
137 133 136 eqeltrd R Ring I V J I y C z I ¬ z J y z Y U z K U J
138 105 137 pm2.61dan R Ring I V J I y C z I y z Y U z K U J
139 78 138 eqeltrd R Ring I V J I y C z I y Y f U z K U J
140 139 expr R Ring I V J I y C z I y Y f U z K U J
141 140 ralrimiv R Ring I V J I y C z I y Y f U z K U J
142 ffnfv y Y f U : I K U J y Y f U Fn I z I y Y f U z K U J
143 71 141 142 sylanbrc R Ring I V J I y C y Y f U : I K U J
144 1 5 4 frlmbasfsupp I V y B finSupp 0 ˙ y
145 144 fsuppimpd I V y B y supp 0 ˙ Fin
146 44 47 145 syl2anc R Ring I V J I y C y supp 0 ˙ Fin
147 dffn2 y Y f U Fn I y Y f U : I V
148 70 147 sylib R Ring I V J I y B y Y f U : I V
149 65 adantr R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y y Fn I
150 66 ad2antrr R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y U Fn I
151 simpll2 R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y I V
152 eldifi x I supp 0 ˙ y x I
153 152 adantl R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y x I
154 fnfvof y Fn I U Fn I I V x I y Y f U x = y x Y U x
155 149 150 151 153 154 syl22anc R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y y Y f U x = y x Y U x
156 ssidd R Ring I V J I y B y supp 0 ˙ y supp 0 ˙
157 117 a1i R Ring I V J I y B 0 ˙ V
158 64 156 68 157 suppssr R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y y x = 0 ˙
159 122 ad2antrr R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y 0 ˙ = 0 Scalar Y
160 158 159 eqtrd R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y y x = 0 Scalar Y
161 160 oveq1d R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y y x Y U x = 0 Scalar Y Y U x
162 8 ad2antrr R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y Y LMod
163 12 adantr R Ring I V J I y B U : I B
164 ffvelrn U : I B x I U x B
165 163 152 164 syl2an R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y U x B
166 4 100 48 130 51 lmod0vs Y LMod U x B 0 Scalar Y Y U x = 0 Y
167 162 165 166 syl2anc R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y 0 Scalar Y Y U x = 0 Y
168 155 161 167 3eqtrd R Ring I V J I y B x I supp 0 ˙ y y Y f U x = 0 Y
169 148 168 suppss R Ring I V J I y B y Y f U supp 0 Y y supp 0 ˙
170 47 169 syldan R Ring I V J I y C y Y f U supp 0 Y y supp 0 ˙
171 146 170 ssfid R Ring I V J I y C y Y f U supp 0 Y Fin
172 simp2 R Ring I V J I I V
173 1 18 4 frlmbasmap I V y B y Base R I
174 172 81 173 syl2an R Ring I V J I y C y Base R I
175 elmapfn y Base R I y Fn I
176 174 175 syl R Ring I V J I y C y Fn I
177 12 adantr R Ring I V J I y C U : I B
178 177 ffnd R Ring I V J I y C U Fn I
179 176 178 44 44 offun R Ring I V J I y C Fun y Y f U
180 ovexd R Ring I V J I y C y Y f U V
181 fvexd R Ring I V J I y C 0 Y V
182 funisfsupp Fun y Y f U y Y f U V 0 Y V finSupp 0 Y y Y f U y Y f U supp 0 Y Fin
183 179 180 181 182 syl3anc R Ring I V J I y C finSupp 0 Y y Y f U y Y f U supp 0 Y Fin
184 171 183 mpbird R Ring I V J I y C finSupp 0 Y y Y f U
185 51 54 44 62 143 184 gsumsubgcl R Ring I V J I y C Y y Y f U K U J
186 50 185 eqeltrd R Ring I V J I y C y K U J
187 42 186 eqelssd R Ring I V J I K U J = C