Metamath Proof Explorer


Theorem lssvacl

Description: Closure of vector addition in a subspace. (Contributed by NM, 11-Jan-2014) (Revised by Mario Carneiro, 19-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses lssvacl.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
lssvacl.s โŠข ๐‘† = ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š )
Assertion lssvacl ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘ˆ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lssvacl.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
2 lssvacl.s โŠข ๐‘† = ( LSubSp โ€˜ ๐‘Š )
3 simpll โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
4 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘Š ) = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
5 4 2 lssel โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
6 5 ad2ant2lr โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
7 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
8 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
9 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
10 4 7 8 9 lmodvs1 โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†’ ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘‹ ) = ๐‘‹ )
11 3 6 10 syl2anc โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘‹ ) = ๐‘‹ )
12 11 oveq1d โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘‹ ) + ๐‘Œ ) = ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) )
13 simplr โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† )
14 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
15 7 14 9 lmod1cl โŠข ( ๐‘Š โˆˆ LMod โ†’ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
16 15 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
17 simprl โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ )
18 simprr โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ )
19 7 14 1 8 2 lsscl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† โˆง ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘‹ ) + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
20 13 16 17 18 19 syl13anc โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘‹ ) + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘ˆ )
21 12 20 eqeltrrd โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘ˆ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘ˆ )