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Theorem isclmi0

Description: Properties that determine a subcomplex module. (Contributed by NM, 5-Nov-2006) (Revised by AV, 4-Oct-2021)

Ref Expression
Hypotheses isclmp.t · = ( ·𝑠𝑊 )
isclmp.a + = ( +g𝑊 )
isclmp.v 𝑉 = ( Base ‘ 𝑊 )
isclmp.s 𝑆 = ( Scalar ‘ 𝑊 )
isclmp.k 𝐾 = ( Base ‘ 𝑆 )
isclmi0.1 𝑆 = ( ℂflds 𝐾 )
isclmi0.2 𝑊 ∈ Grp
isclmi0.3 𝐾 ∈ ( SubRing ‘ ℂfld )
isclmi0.4 ( 𝑥𝑉 → ( 1 · 𝑥 ) = 𝑥 )
isclmi0.5 ( ( 𝑦𝐾𝑥𝑉 ) → ( 𝑦 · 𝑥 ) ∈ 𝑉 )
isclmi0.6 ( ( 𝑦𝐾𝑥𝑉𝑧𝑉 ) → ( 𝑦 · ( 𝑥 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑦 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
isclmi0.7 ( ( 𝑦𝐾𝑧𝐾𝑥𝑉 ) → ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) )
isclmi0.8 ( ( 𝑦𝐾𝑧𝐾𝑥𝑉 ) → ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) )
Assertion isclmi0 𝑊 ∈ ℂMod

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isclmp.t · = ( ·𝑠𝑊 )
2 isclmp.a + = ( +g𝑊 )
3 isclmp.v 𝑉 = ( Base ‘ 𝑊 )
4 isclmp.s 𝑆 = ( Scalar ‘ 𝑊 )
5 isclmp.k 𝐾 = ( Base ‘ 𝑆 )
6 isclmi0.1 𝑆 = ( ℂflds 𝐾 )
7 isclmi0.2 𝑊 ∈ Grp
8 isclmi0.3 𝐾 ∈ ( SubRing ‘ ℂfld )
9 isclmi0.4 ( 𝑥𝑉 → ( 1 · 𝑥 ) = 𝑥 )
10 isclmi0.5 ( ( 𝑦𝐾𝑥𝑉 ) → ( 𝑦 · 𝑥 ) ∈ 𝑉 )
11 isclmi0.6 ( ( 𝑦𝐾𝑥𝑉𝑧𝑉 ) → ( 𝑦 · ( 𝑥 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑦 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
12 isclmi0.7 ( ( 𝑦𝐾𝑧𝐾𝑥𝑉 ) → ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) )
13 isclmi0.8 ( ( 𝑦𝐾𝑧𝐾𝑥𝑉 ) → ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) )
14 7 6 8 3pm3.2i ( 𝑊 ∈ Grp ∧ 𝑆 = ( ℂflds 𝐾 ) ∧ 𝐾 ∈ ( SubRing ‘ ℂfld ) )
15 10 ancoms ( ( 𝑥𝑉𝑦𝐾 ) → ( 𝑦 · 𝑥 ) ∈ 𝑉 )
16 11 3com12 ( ( 𝑥𝑉𝑦𝐾𝑧𝑉 ) → ( 𝑦 · ( 𝑥 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑦 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
17 16 3expa ( ( ( 𝑥𝑉𝑦𝐾 ) ∧ 𝑧𝑉 ) → ( 𝑦 · ( 𝑥 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑦 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
18 17 ralrimiva ( ( 𝑥𝑉𝑦𝐾 ) → ∀ 𝑧𝑉 ( 𝑦 · ( 𝑥 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑦 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
19 12 13 jca ( ( 𝑦𝐾𝑧𝐾𝑥𝑉 ) → ( ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ∧ ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ) )
20 19 3comr ( ( 𝑥𝑉𝑦𝐾𝑧𝐾 ) → ( ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ∧ ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ) )
21 20 3expa ( ( ( 𝑥𝑉𝑦𝐾 ) ∧ 𝑧𝐾 ) → ( ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ∧ ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ) )
22 21 ralrimiva ( ( 𝑥𝑉𝑦𝐾 ) → ∀ 𝑧𝐾 ( ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ∧ ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ) )
23 15 18 22 3jca ( ( 𝑥𝑉𝑦𝐾 ) → ( ( 𝑦 · 𝑥 ) ∈ 𝑉 ∧ ∀ 𝑧𝑉 ( 𝑦 · ( 𝑥 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑦 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) ∧ ∀ 𝑧𝐾 ( ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ∧ ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ) ) )
24 23 ralrimiva ( 𝑥𝑉 → ∀ 𝑦𝐾 ( ( 𝑦 · 𝑥 ) ∈ 𝑉 ∧ ∀ 𝑧𝑉 ( 𝑦 · ( 𝑥 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑦 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) ∧ ∀ 𝑧𝐾 ( ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ∧ ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ) ) )
25 9 24 jca ( 𝑥𝑉 → ( ( 1 · 𝑥 ) = 𝑥 ∧ ∀ 𝑦𝐾 ( ( 𝑦 · 𝑥 ) ∈ 𝑉 ∧ ∀ 𝑧𝑉 ( 𝑦 · ( 𝑥 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑦 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) ∧ ∀ 𝑧𝐾 ( ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ∧ ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ) ) ) )
26 25 rgen 𝑥𝑉 ( ( 1 · 𝑥 ) = 𝑥 ∧ ∀ 𝑦𝐾 ( ( 𝑦 · 𝑥 ) ∈ 𝑉 ∧ ∀ 𝑧𝑉 ( 𝑦 · ( 𝑥 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑦 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) ∧ ∀ 𝑧𝐾 ( ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ∧ ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ) ) )
27 1 2 3 4 5 isclmp ( 𝑊 ∈ ℂMod ↔ ( ( 𝑊 ∈ Grp ∧ 𝑆 = ( ℂflds 𝐾 ) ∧ 𝐾 ∈ ( SubRing ‘ ℂfld ) ) ∧ ∀ 𝑥𝑉 ( ( 1 · 𝑥 ) = 𝑥 ∧ ∀ 𝑦𝐾 ( ( 𝑦 · 𝑥 ) ∈ 𝑉 ∧ ∀ 𝑧𝑉 ( 𝑦 · ( 𝑥 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑦 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) ∧ ∀ 𝑧𝐾 ( ( ( 𝑧 + 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( ( 𝑧 · 𝑥 ) + ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ∧ ( ( 𝑧 · 𝑦 ) · 𝑥 ) = ( 𝑧 · ( 𝑦 · 𝑥 ) ) ) ) ) ) )
28 14 26 27 mpbir2an 𝑊 ∈ ℂMod