Metamath Proof Explorer


Theorem frlmvscafval

Description: Scalar multiplication in a free module. (Contributed by Stefan O'Rear, 1-Feb-2015) (Revised by Stefan O'Rear, 6-May-2015)

Ref Expression
Hypotheses frlmvscafval.y โŠข ๐‘Œ = ( ๐‘… freeLMod ๐ผ )
frlmvscafval.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘Œ )
frlmvscafval.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
frlmvscafval.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘Š )
frlmvscafval.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐พ )
frlmvscafval.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
frlmvscafval.v โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Œ )
frlmvscafval.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
Assertion frlmvscafval ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) = ( ( ๐ผ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐‘‹ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frlmvscafval.y โŠข ๐‘Œ = ( ๐‘… freeLMod ๐ผ )
2 frlmvscafval.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘Œ )
3 frlmvscafval.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
4 frlmvscafval.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘Š )
5 frlmvscafval.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐พ )
6 frlmvscafval.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
7 frlmvscafval.v โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Œ )
8 frlmvscafval.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
9 1 2 frlmrcl โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โ†’ ๐‘… โˆˆ V )
10 6 9 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ V )
11 1 2 frlmpws โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ V โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘Š ) โ†’ ๐‘Œ = ( ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) โ†พs ๐ต ) )
12 10 4 11 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ = ( ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) โ†พs ๐ต ) )
13 12 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Œ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) โ†พs ๐ต ) ) )
14 2 fvexi โŠข ๐ต โˆˆ V
15 eqid โŠข ( ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) โ†พs ๐ต ) = ( ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) โ†พs ๐ต )
16 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) )
17 15 16 ressvsca โŠข ( ๐ต โˆˆ V โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) โ†พs ๐ต ) ) )
18 14 17 ax-mp โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) โ†พs ๐ต ) )
19 13 7 18 3eqtr4g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) ) )
20 19 oveqd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) = ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) ) ๐‘‹ ) )
21 eqid โŠข ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) = ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ )
22 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) ) = ( Base โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) )
23 rlmvsca โŠข ( .r โ€˜ ๐‘… ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) )
24 8 23 eqtri โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) )
25 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) ) = ( Scalar โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) )
26 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) ) )
27 fvexd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ V )
28 rlmsca โŠข ( ๐‘… โˆˆ V โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) ) )
29 10 28 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) ) )
30 29 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) ) ) )
31 3 30 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐พ = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) ) ) )
32 5 31 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) ) ) )
33 12 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘Œ ) = ( Base โ€˜ ( ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) โ†พs ๐ต ) ) )
34 2 33 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ( ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) โ†พs ๐ต ) ) )
35 15 22 ressbasss โŠข ( Base โ€˜ ( ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) โ†พs ๐ต ) ) โІ ( Base โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) )
36 34 35 eqsstrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โІ ( Base โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) ) )
37 36 6 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) ) )
38 21 22 24 16 25 26 27 4 32 37 pwsvscafval โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด ( ยท๐‘  โ€˜ ( ( ringLMod โ€˜ ๐‘… ) โ†‘s ๐ผ ) ) ๐‘‹ ) = ( ( ๐ผ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐‘‹ ) )
39 20 38 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) = ( ( ๐ผ ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ยท ๐‘‹ ) )