Metamath Proof Explorer


Theorem frlmvscavalb

Description: Scalar multiplication in a free module at the coordinates. (Contributed by AV, 16-Jan-2023)

Ref Expression
Hypotheses frlmplusgvalb.f โŠข ๐น = ( ๐‘… freeLMod ๐ผ )
frlmplusgvalb.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น )
frlmplusgvalb.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘Š )
frlmplusgvalb.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
frlmplusgvalb.z โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐ต )
frlmplusgvalb.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
frlmvscavalb.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
frlmvscavalb.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐พ )
frlmvscavalb.v โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐น )
frlmvscavalb.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
Assertion frlmvscavalb ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ = ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โ†” โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ๐ด ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ๐‘– ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frlmplusgvalb.f โŠข ๐น = ( ๐‘… freeLMod ๐ผ )
2 frlmplusgvalb.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น )
3 frlmplusgvalb.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘Š )
4 frlmplusgvalb.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
5 frlmplusgvalb.z โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐ต )
6 frlmplusgvalb.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
7 frlmvscavalb.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
8 frlmvscavalb.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐พ )
9 frlmvscavalb.v โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐น )
10 frlmvscavalb.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
11 1 7 2 frlmbasmap โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ๐‘Š โˆง ๐‘ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ๐‘ โˆˆ ( ๐พ โ†‘m ๐ผ ) )
12 3 5 11 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ( ๐พ โ†‘m ๐ผ ) )
13 7 fvexi โŠข ๐พ โˆˆ V
14 13 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐พ โˆˆ V )
15 14 3 elmapd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โˆˆ ( ๐พ โ†‘m ๐ผ ) โ†” ๐‘ : ๐ผ โŸถ ๐พ ) )
16 12 15 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ : ๐ผ โŸถ ๐พ )
17 16 ffnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ Fn ๐ผ )
18 1 frlmlmod โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘Š ) โ†’ ๐น โˆˆ LMod )
19 6 3 18 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ LMod )
20 8 7 eleqtrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
21 1 frlmsca โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘Š ) โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐น ) )
22 6 3 21 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐น ) )
23 22 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) )
24 20 23 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) )
25 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐น ) = ( Scalar โ€˜ ๐น )
26 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) )
27 2 25 9 26 lmodvscl โŠข ( ( ๐น โˆˆ LMod โˆง ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ต )
28 19 24 4 27 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ต )
29 1 7 2 frlmbasmap โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ๐‘Š โˆง ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โˆˆ ( ๐พ โ†‘m ๐ผ ) )
30 3 28 29 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โˆˆ ( ๐พ โ†‘m ๐ผ ) )
31 14 3 elmapd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โˆˆ ( ๐พ โ†‘m ๐ผ ) โ†” ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) : ๐ผ โŸถ ๐พ ) )
32 30 31 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) : ๐ผ โŸถ ๐พ )
33 32 ffnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) Fn ๐ผ )
34 eqfnfv โŠข ( ( ๐‘ Fn ๐ผ โˆง ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) Fn ๐ผ ) โ†’ ( ๐‘ = ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โ†” โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐‘– ) ) )
35 17 33 34 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ = ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โ†” โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐‘– ) ) )
36 3 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐ผ ) โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘Š )
37 8 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐ผ ) โ†’ ๐ด โˆˆ ๐พ )
38 4 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐ผ ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
39 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐ผ ) โ†’ ๐‘– โˆˆ ๐ผ )
40 1 2 7 36 37 38 39 9 10 frlmvscaval โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐ผ ) โ†’ ( ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐‘– ) = ( ๐ด ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ๐‘– ) ) )
41 40 eqeq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘– โˆˆ ๐ผ ) โ†’ ( ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐‘– ) โ†” ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ๐ด ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ๐‘– ) ) ) )
42 41 ralbidva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐‘– ) โ†” โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ๐ด ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ๐‘– ) ) ) )
43 35 42 bitrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ = ( ๐ด โˆ™ ๐‘‹ ) โ†” โˆ€ ๐‘– โˆˆ ๐ผ ( ๐‘ โ€˜ ๐‘– ) = ( ๐ด ยท ( ๐‘‹ โ€˜ ๐‘– ) ) ) )