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Theorem hdmapoc

Description: Express our constructed orthocomplement (polarity) in terms of the Hilbert space definition of orthocomplement. Lines 24 and 25 in Holland95 p. 14. (Contributed by NM, 17-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses hdmapoc.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
hdmapoc.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
hdmapoc.v ⊢ V = Base U
hdmapoc.r ⊢ R = Scalar ⁡ U
hdmapoc.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
hdmapoc.o ⊢ O = ocH ⁡ K ⁡ W
hdmapoc.s ⊢ S = HDMap ⁡ K ⁡ W
hdmapoc.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
hdmapoc.x ⊢ φ → X ⊆ V
Assertion hdmapoc ⊢ φ → O ⁡ X = y ∈ V | ∀ z ∈ X S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hdmapoc.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
2 hdmapoc.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
3 hdmapoc.v ⊢ V = Base U
4 hdmapoc.r ⊢ R = Scalar ⁡ U
5 hdmapoc.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
6 hdmapoc.o ⊢ O = ocH ⁡ K ⁡ W
7 hdmapoc.s ⊢ S = HDMap ⁡ K ⁡ W
8 hdmapoc.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
9 hdmapoc.x ⊢ φ → X ⊆ V
10 1 2 3 6 dochssv ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ X ⊆ V → O ⁡ X ⊆ V
11 8 9 10 syl2anc ⊢ φ → O ⁡ X ⊆ V
12 11 sseld ⊢ φ → y ∈ O ⁡ X → y ∈ V
13 12 pm4.71rd ⊢ φ → y ∈ O ⁡ X ↔ y ∈ V ∧ y ∈ O ⁡ X
14 eqid ⊢ LSubSp ⁡ U = LSubSp ⁡ U
15 eqid ⊢ LSpan ⁡ U = LSpan ⁡ U
16 1 2 8 dvhlmod ⊢ φ → U ∈ LMod
17 16 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V → U ∈ LMod
18 1 2 3 14 6 dochlss ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ X ⊆ V → O ⁡ X ∈ LSubSp ⁡ U
19 8 9 18 syl2anc ⊢ φ → O ⁡ X ∈ LSubSp ⁡ U
20 19 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V → O ⁡ X ∈ LSubSp ⁡ U
21 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ V → y ∈ V
22 3 14 15 17 20 21 ellspsn5b ⊢ φ ∧ y ∈ V → y ∈ O ⁡ X ↔ LSpan ⁡ U ⁡ y ⊆ O ⁡ X
23 eqid ⊢ DIsoH ⁡ K ⁡ W = DIsoH ⁡ K ⁡ W
24 8 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V → K ∈ HL ∧ W ∈ H
25 1 2 3 15 23 dihlsprn ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ y ∈ V → LSpan ⁡ U ⁡ y ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
26 24 21 25 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ V → LSpan ⁡ U ⁡ y ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
27 1 23 2 3 6 dochcl ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ X ⊆ V → O ⁡ X ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
28 8 9 27 syl2anc ⊢ φ → O ⁡ X ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
29 28 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V → O ⁡ X ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
30 1 23 6 24 26 29 dochord ⊢ φ ∧ y ∈ V → LSpan ⁡ U ⁡ y ⊆ O ⁡ X ↔ O ⁡ O ⁡ X ⊆ O ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ y
31 21 snssd ⊢ φ ∧ y ∈ V → y ⊆ V
32 1 2 6 3 15 24 31 dochocsp ⊢ φ ∧ y ∈ V → O ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ y = O ⁡ y
33 32 sseq2d ⊢ φ ∧ y ∈ V → O ⁡ O ⁡ X ⊆ O ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ y ↔ O ⁡ O ⁡ X ⊆ O ⁡ y
34 9 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ V → X ⊆ V
35 1 23 2 3 6 dochcl ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ y ⊆ V → O ⁡ y ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
36 24 31 35 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ V → O ⁡ y ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
37 1 2 3 23 6 24 34 36 dochsscl ⊢ φ ∧ y ∈ V → X ⊆ O ⁡ y ↔ O ⁡ O ⁡ X ⊆ O ⁡ y
38 33 37 bitr4d ⊢ φ ∧ y ∈ V → O ⁡ O ⁡ X ⊆ O ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ y ↔ X ⊆ O ⁡ y
39 22 30 38 3bitrd ⊢ φ ∧ y ∈ V → y ∈ O ⁡ X ↔ X ⊆ O ⁡ y
40 dfss3 ⊢ X ⊆ O ⁡ y ↔ ∀ z ∈ X z ∈ O ⁡ y
41 39 40 bitrdi ⊢ φ ∧ y ∈ V → y ∈ O ⁡ X ↔ ∀ z ∈ X z ∈ O ⁡ y
42 8 ad2antrr ⊢ φ ∧ y ∈ V ∧ z ∈ X → K ∈ HL ∧ W ∈ H
43 34 sselda ⊢ φ ∧ y ∈ V ∧ z ∈ X → z ∈ V
44 simplr ⊢ φ ∧ y ∈ V ∧ z ∈ X → y ∈ V
45 1 6 2 3 4 5 7 42 43 44 hdmapellkr ⊢ φ ∧ y ∈ V ∧ z ∈ X → S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙ ↔ y ∈ O ⁡ z
46 1 6 2 3 42 44 43 dochsncom ⊢ φ ∧ y ∈ V ∧ z ∈ X → y ∈ O ⁡ z ↔ z ∈ O ⁡ y
47 45 46 bitrd ⊢ φ ∧ y ∈ V ∧ z ∈ X → S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙ ↔ z ∈ O ⁡ y
48 47 ralbidva ⊢ φ ∧ y ∈ V → ∀ z ∈ X S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙ ↔ ∀ z ∈ X z ∈ O ⁡ y
49 41 48 bitr4d ⊢ φ ∧ y ∈ V → y ∈ O ⁡ X ↔ ∀ z ∈ X S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙
50 49 pm5.32da ⊢ φ → y ∈ V ∧ y ∈ O ⁡ X ↔ y ∈ V ∧ ∀ z ∈ X S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙
51 13 50 bitrd ⊢ φ → y ∈ O ⁡ X ↔ y ∈ V ∧ ∀ z ∈ X S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙
52 51 eqabdv ⊢ φ → O ⁡ X = y | y ∈ V ∧ ∀ z ∈ X S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙
53 df-rab ⊢ y ∈ V | ∀ z ∈ X S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙ = y | y ∈ V ∧ ∀ z ∈ X S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙
54 52 53 eqtr4di ⊢ φ → O ⁡ X = y ∈ V | ∀ z ∈ X S ⁡ z ⁡ y = 0 ˙