Metamath Proof Explorer


Theorem hdmapinvlem4

Description: Part 1.1 of Proposition 1 of Baer p. 110. We use C , D , I , and J for Baer's u, v, s, and t. Our unit vector E has the required properties for his w by hdmapevec2 . Our ( ( SD )C ) means his f(u,v) (note argument reversal). (Contributed by NM, 12-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses hdmapinvlem3.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
hdmapinvlem3.e ⊢ E = I ↾ Base K I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W
hdmapinvlem3.o ⊢ O = ocH ⁡ K ⁡ W
hdmapinvlem3.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
hdmapinvlem3.v ⊢ V = Base U
hdmapinvlem3.p ⊢ + ˙ = + U
hdmapinvlem3.m ⊢ - ˙ = - U
hdmapinvlem3.q ⊢ · ˙ = ⋅ U
hdmapinvlem3.r ⊢ R = Scalar ⁡ U
hdmapinvlem3.b ⊢ B = Base R
hdmapinvlem3.t ⊢ × ˙ = ⋅ R
hdmapinvlem3.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
hdmapinvlem3.s ⊢ S = HDMap ⁡ K ⁡ W
hdmapinvlem3.g ⊢ G = HGMap ⁡ K ⁡ W
hdmapinvlem3.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
hdmapinvlem3.c ⊢ φ → C ∈ O ⁡ E
hdmapinvlem3.d ⊢ φ → D ∈ O ⁡ E
hdmapinvlem3.i ⊢ φ → I ∈ B
hdmapinvlem3.j ⊢ φ → J ∈ B
hdmapinvlem3.ij ⊢ φ → I × ˙ G ⁡ J = S ⁡ D ⁡ C
Assertion hdmapinvlem4 ⊢ φ → J × ˙ G ⁡ I = S ⁡ C ⁡ D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hdmapinvlem3.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
2 hdmapinvlem3.e ⊢ E = I ↾ Base K I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W
3 hdmapinvlem3.o ⊢ O = ocH ⁡ K ⁡ W
4 hdmapinvlem3.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
5 hdmapinvlem3.v ⊢ V = Base U
6 hdmapinvlem3.p ⊢ + ˙ = + U
7 hdmapinvlem3.m ⊢ - ˙ = - U
8 hdmapinvlem3.q ⊢ · ˙ = ⋅ U
9 hdmapinvlem3.r ⊢ R = Scalar ⁡ U
10 hdmapinvlem3.b ⊢ B = Base R
11 hdmapinvlem3.t ⊢ × ˙ = ⋅ R
12 hdmapinvlem3.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
13 hdmapinvlem3.s ⊢ S = HDMap ⁡ K ⁡ W
14 hdmapinvlem3.g ⊢ G = HGMap ⁡ K ⁡ W
15 hdmapinvlem3.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
16 hdmapinvlem3.c ⊢ φ → C ∈ O ⁡ E
17 hdmapinvlem3.d ⊢ φ → D ∈ O ⁡ E
18 hdmapinvlem3.i ⊢ φ → I ∈ B
19 hdmapinvlem3.j ⊢ φ → J ∈ B
20 hdmapinvlem3.ij ⊢ φ → I × ˙ G ⁡ J = S ⁡ D ⁡ C
21 eqid ⊢ - R = - R
22 1 4 15 dvhlmod ⊢ φ → U ∈ LMod
23 eqid ⊢ Base K = Base K
24 eqid ⊢ LTrn ⁡ K ⁡ W = LTrn ⁡ K ⁡ W
25 eqid ⊢ 0 U = 0 U
26 1 23 24 4 5 25 2 15 dvheveccl ⊢ φ → E ∈ V ∖ 0 U
27 26 eldifad ⊢ φ → E ∈ V
28 5 9 8 10 lmodvscl ⊢ U ∈ LMod ∧ J ∈ B ∧ E ∈ V → J · ˙ E ∈ V
29 22 19 27 28 syl3anc ⊢ φ → J · ˙ E ∈ V
30 27 snssd ⊢ φ → E ⊆ V
31 1 4 5 3 dochssv ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ E ⊆ V → O ⁡ E ⊆ V
32 15 30 31 syl2anc ⊢ φ → O ⁡ E ⊆ V
33 32 17 sseldd ⊢ φ → D ∈ V
34 5 9 8 10 lmodvscl ⊢ U ∈ LMod ∧ I ∈ B ∧ E ∈ V → I · ˙ E ∈ V
35 22 18 27 34 syl3anc ⊢ φ → I · ˙ E ∈ V
36 32 16 sseldd ⊢ φ → C ∈ V
37 5 6 lmodvacl ⊢ U ∈ LMod ∧ I · ˙ E ∈ V ∧ C ∈ V → I · ˙ E + ˙ C ∈ V
38 22 35 36 37 syl3anc ⊢ φ → I · ˙ E + ˙ C ∈ V
39 1 4 5 7 9 21 13 15 29 33 38 hdmaplns1 ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ J · ˙ E - ˙ D = S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ J · ˙ E - R S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ D
40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 hdmapinvlem3 ⊢ φ → S ⁡ J · ˙ E - ˙ D ⁡ I · ˙ E + ˙ C = 0 ˙
41 5 7 lmodvsubcl ⊢ U ∈ LMod ∧ J · ˙ E ∈ V ∧ D ∈ V → J · ˙ E - ˙ D ∈ V
42 22 29 33 41 syl3anc ⊢ φ → J · ˙ E - ˙ D ∈ V
43 1 4 5 9 12 13 15 42 38 hdmapip0com ⊢ φ → S ⁡ J · ˙ E - ˙ D ⁡ I · ˙ E + ˙ C = 0 ˙ ↔ S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ J · ˙ E - ˙ D = 0 ˙
44 40 43 mpbid ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ J · ˙ E - ˙ D = 0 ˙
45 1 4 5 8 9 10 11 13 15 27 38 19 hdmaplnm1 ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ J · ˙ E = J × ˙ S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ E
46 eqid ⊢ + R = + R
47 1 4 5 6 9 46 13 15 27 35 36 hdmaplna2 ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ E = S ⁡ I · ˙ E ⁡ E + R S ⁡ C ⁡ E
48 1 2 3 4 5 9 10 11 12 13 15 16 hdmapinvlem2 ⊢ φ → S ⁡ C ⁡ E = 0 ˙
49 48 oveq2d ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E ⁡ E + R S ⁡ C ⁡ E = S ⁡ I · ˙ E ⁡ E + R 0 ˙
50 9 lmodring ⊢ U ∈ LMod → R ∈ Ring
51 22 50 syl ⊢ φ → R ∈ Ring
52 ringgrp ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Grp
53 51 52 syl ⊢ φ → R ∈ Grp
54 1 4 5 9 10 13 15 27 35 hdmapipcl ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E ⁡ E ∈ B
55 10 46 12 grprid ⊢ R ∈ Grp ∧ S ⁡ I · ˙ E ⁡ E ∈ B → S ⁡ I · ˙ E ⁡ E + R 0 ˙ = S ⁡ I · ˙ E ⁡ E
56 53 54 55 syl2anc ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E ⁡ E + R 0 ˙ = S ⁡ I · ˙ E ⁡ E
57 1 4 5 8 9 10 11 13 14 15 27 27 18 hdmapglnm2 ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E ⁡ E = S ⁡ E ⁡ E × ˙ G ⁡ I
58 eqid ⊢ HVMap ⁡ K ⁡ W = HVMap ⁡ K ⁡ W
59 eqid ⊢ 1 R = 1 R
60 1 2 58 13 15 4 9 59 hdmapevec2 ⊢ φ → S ⁡ E ⁡ E = 1 R
61 60 oveq1d ⊢ φ → S ⁡ E ⁡ E × ˙ G ⁡ I = 1 R × ˙ G ⁡ I
62 1 4 9 10 14 15 18 hgmapcl ⊢ φ → G ⁡ I ∈ B
63 10 11 59 ringlidm ⊢ R ∈ Ring ∧ G ⁡ I ∈ B → 1 R × ˙ G ⁡ I = G ⁡ I
64 51 62 63 syl2anc ⊢ φ → 1 R × ˙ G ⁡ I = G ⁡ I
65 61 64 eqtrd ⊢ φ → S ⁡ E ⁡ E × ˙ G ⁡ I = G ⁡ I
66 56 57 65 3eqtrd ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E ⁡ E + R 0 ˙ = G ⁡ I
67 47 49 66 3eqtrd ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ E = G ⁡ I
68 67 oveq2d ⊢ φ → J × ˙ S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ E = J × ˙ G ⁡ I
69 45 68 eqtrd ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ J · ˙ E = J × ˙ G ⁡ I
70 1 4 5 6 9 46 13 15 33 35 36 hdmaplna2 ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ D = S ⁡ I · ˙ E ⁡ D + R S ⁡ C ⁡ D
71 1 4 5 8 9 10 11 13 14 15 33 27 18 hdmapglnm2 ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E ⁡ D = S ⁡ E ⁡ D × ˙ G ⁡ I
72 1 2 3 4 5 9 10 11 12 13 15 17 hdmapinvlem1 ⊢ φ → S ⁡ E ⁡ D = 0 ˙
73 72 oveq1d ⊢ φ → S ⁡ E ⁡ D × ˙ G ⁡ I = 0 ˙ × ˙ G ⁡ I
74 10 11 12 ringlz ⊢ R ∈ Ring ∧ G ⁡ I ∈ B → 0 ˙ × ˙ G ⁡ I = 0 ˙
75 51 62 74 syl2anc ⊢ φ → 0 ˙ × ˙ G ⁡ I = 0 ˙
76 71 73 75 3eqtrd ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E ⁡ D = 0 ˙
77 76 oveq1d ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E ⁡ D + R S ⁡ C ⁡ D = 0 ˙ + R S ⁡ C ⁡ D
78 1 4 5 9 10 13 15 33 36 hdmapipcl ⊢ φ → S ⁡ C ⁡ D ∈ B
79 10 46 12 grplid ⊢ R ∈ Grp ∧ S ⁡ C ⁡ D ∈ B → 0 ˙ + R S ⁡ C ⁡ D = S ⁡ C ⁡ D
80 53 78 79 syl2anc ⊢ φ → 0 ˙ + R S ⁡ C ⁡ D = S ⁡ C ⁡ D
81 70 77 80 3eqtrd ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ D = S ⁡ C ⁡ D
82 69 81 oveq12d ⊢ φ → S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ J · ˙ E - R S ⁡ I · ˙ E + ˙ C ⁡ D = J × ˙ G ⁡ I - R S ⁡ C ⁡ D
83 39 44 82 3eqtr3rd ⊢ φ → J × ˙ G ⁡ I - R S ⁡ C ⁡ D = 0 ˙
84 9 10 11 lmodmcl ⊢ U ∈ LMod ∧ J ∈ B ∧ G ⁡ I ∈ B → J × ˙ G ⁡ I ∈ B
85 22 19 62 84 syl3anc ⊢ φ → J × ˙ G ⁡ I ∈ B
86 10 12 21 grpsubeq0 ⊢ R ∈ Grp ∧ J × ˙ G ⁡ I ∈ B ∧ S ⁡ C ⁡ D ∈ B → J × ˙ G ⁡ I - R S ⁡ C ⁡ D = 0 ˙ ↔ J × ˙ G ⁡ I = S ⁡ C ⁡ D
87 53 85 78 86 syl3anc ⊢ φ → J × ˙ G ⁡ I - R S ⁡ C ⁡ D = 0 ˙ ↔ J × ˙ G ⁡ I = S ⁡ C ⁡ D
88 83 87 mpbid ⊢ φ → J × ˙ G ⁡ I = S ⁡ C ⁡ D