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Theorem imaelshi

Description: The image of a subspace under a linear operator is a subspace. (Contributed by Mario Carneiro, 19-May-2014) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses rnelsh.1 T LinOp
imaelsh.2 A S
Assertion imaelshi T A S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rnelsh.1 T LinOp
2 imaelsh.2 A S
3 imassrn T A ran T
4 1 lnopfi T :
5 frn T : ran T
6 4 5 ax-mp ran T
7 3 6 sstri T A
8 1 lnop0i T 0 = 0
9 sh0 A S 0 A
10 2 9 ax-mp 0 A
11 ffun T : Fun T
12 4 11 ax-mp Fun T
13 2 shssii A
14 4 fdmi dom T =
15 13 14 sseqtrri A dom T
16 funfvima2 Fun T A dom T 0 A T 0 T A
17 12 15 16 mp2an 0 A T 0 T A
18 10 17 ax-mp T 0 T A
19 8 18 eqeltrri 0 T A
20 7 19 pm3.2i T A 0 T A
21 ffn T : T Fn
22 4 21 ax-mp T Fn
23 oveq1 u = T x u + v = T x + v
24 23 eleq1d u = T x u + v T A T x + v T A
25 24 ralbidv u = T x v T A u + v T A v T A T x + v T A
26 25 ralima T Fn A u T A v T A u + v T A x A v T A T x + v T A
27 22 13 26 mp2an u T A v T A u + v T A x A v T A T x + v T A
28 2 sheli x A x
29 2 sheli y A y
30 1 lnopaddi x y T x + y = T x + T y
31 28 29 30 syl2an x A y A T x + y = T x + T y
32 shaddcl A S x A y A x + y A
33 2 32 mp3an1 x A y A x + y A
34 funfvima2 Fun T A dom T x + y A T x + y T A
35 12 15 34 mp2an x + y A T x + y T A
36 33 35 syl x A y A T x + y T A
37 31 36 eqeltrrd x A y A T x + T y T A
38 37 ralrimiva x A y A T x + T y T A
39 oveq2 v = T y T x + v = T x + T y
40 39 eleq1d v = T y T x + v T A T x + T y T A
41 40 ralima T Fn A v T A T x + v T A y A T x + T y T A
42 22 13 41 mp2an v T A T x + v T A y A T x + T y T A
43 38 42 sylibr x A v T A T x + v T A
44 27 43 mprgbir u T A v T A u + v T A
45 1 lnopmuli u y T u y = u T y
46 29 45 sylan2 u y A T u y = u T y
47 shmulcl A S u y A u y A
48 2 47 mp3an1 u y A u y A
49 funfvima2 Fun T A dom T u y A T u y T A
50 12 15 49 mp2an u y A T u y T A
51 48 50 syl u y A T u y T A
52 46 51 eqeltrrd u y A u T y T A
53 52 ralrimiva u y A u T y T A
54 oveq2 v = T y u v = u T y
55 54 eleq1d v = T y u v T A u T y T A
56 55 ralima T Fn A v T A u v T A y A u T y T A
57 22 13 56 mp2an v T A u v T A y A u T y T A
58 53 57 sylibr u v T A u v T A
59 58 rgen u v T A u v T A
60 44 59 pm3.2i u T A v T A u + v T A u v T A u v T A
61 issh2 T A S T A 0 T A u T A v T A u + v T A u v T A u v T A
62 20 60 61 mpbir2an T A S