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Theorem hgmapadd

Description: Part 15 of Baer p. 50 line 13. (Contributed by NM, 6-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses hgmapadd.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
hgmapadd.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
hgmapadd.r ⊢ R = Scalar ⁡ U
hgmapadd.b ⊢ B = Base R
hgmapadd.p ⊢ + ˙ = + R
hgmapadd.g ⊢ G = HGMap ⁡ K ⁡ W
hgmapadd.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
hgmapadd.x ⊢ φ → X ∈ B
hgmapadd.y ⊢ φ → Y ∈ B
Assertion hgmapadd ⊢ φ → G ⁡ X + ˙ Y = G ⁡ X + ˙ G ⁡ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hgmapadd.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
2 hgmapadd.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
3 hgmapadd.r ⊢ R = Scalar ⁡ U
4 hgmapadd.b ⊢ B = Base R
5 hgmapadd.p ⊢ + ˙ = + R
6 hgmapadd.g ⊢ G = HGMap ⁡ K ⁡ W
7 hgmapadd.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
8 hgmapadd.x ⊢ φ → X ∈ B
9 hgmapadd.y ⊢ φ → Y ∈ B
10 eqid ⊢ Base U = Base U
11 eqid ⊢ 0 U = 0 U
12 1 2 10 11 7 dvh1dim ⊢ φ → ∃ t ∈ Base U t ≠ 0 U
13 eqid ⊢ LCDual ⁡ K ⁡ W = LCDual ⁡ K ⁡ W
14 1 13 7 lcdlmod ⊢ φ → LCDual ⁡ K ⁡ W ∈ LMod
15 14 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → LCDual ⁡ K ⁡ W ∈ LMod
16 eqid ⊢ Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W = Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
17 eqid ⊢ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W = Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
18 7 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → K ∈ HL ∧ W ∈ H
19 8 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → X ∈ B
20 1 2 3 4 13 16 17 6 18 19 hgmapdcl ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → G ⁡ X ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
21 1 2 3 4 13 16 17 6 7 9 hgmapdcl ⊢ φ → G ⁡ Y ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
22 21 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → G ⁡ Y ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
23 eqid ⊢ Base LCDual ⁡ K ⁡ W = Base LCDual ⁡ K ⁡ W
24 eqid ⊢ HDMap ⁡ K ⁡ W = HDMap ⁡ K ⁡ W
25 simp2 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → t ∈ Base U
26 1 2 10 13 23 24 18 25 hdmapcl ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t ∈ Base LCDual ⁡ K ⁡ W
27 eqid ⊢ + LCDual ⁡ K ⁡ W = + LCDual ⁡ K ⁡ W
28 eqid ⊢ ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W = ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W
29 eqid ⊢ + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W = + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
30 23 27 16 28 17 29 lmodvsdir ⊢ LCDual ⁡ K ⁡ W ∈ LMod ∧ G ⁡ X ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W ∧ G ⁡ Y ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W ∧ HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t ∈ Base LCDual ⁡ K ⁡ W → G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t = G ⁡ X ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t + LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t
31 15 20 22 26 30 syl13anc ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t = G ⁡ X ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t + LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t
32 1 2 7 dvhlmod ⊢ φ → U ∈ LMod
33 32 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → U ∈ LMod
34 9 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → Y ∈ B
35 eqid ⊢ + U = + U
36 eqid ⊢ ⋅ U = ⋅ U
37 10 35 3 36 4 5 lmodvsdir ⊢ U ∈ LMod ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ t ∈ Base U → X + ˙ Y ⋅ U t = X ⋅ U t + U Y ⋅ U t
38 33 19 34 25 37 syl13anc ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → X + ˙ Y ⋅ U t = X ⋅ U t + U Y ⋅ U t
39 38 fveq2d ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ X + ˙ Y ⋅ U t = HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ X ⋅ U t + U Y ⋅ U t
40 10 3 36 4 lmodvscl ⊢ U ∈ LMod ∧ X ∈ B ∧ t ∈ Base U → X ⋅ U t ∈ Base U
41 33 19 25 40 syl3anc ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → X ⋅ U t ∈ Base U
42 10 3 36 4 lmodvscl ⊢ U ∈ LMod ∧ Y ∈ B ∧ t ∈ Base U → Y ⋅ U t ∈ Base U
43 33 34 25 42 syl3anc ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → Y ⋅ U t ∈ Base U
44 1 2 10 35 13 27 24 18 41 43 hdmapadd ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ X ⋅ U t + U Y ⋅ U t = HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ X ⋅ U t + LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ Y ⋅ U t
45 1 2 10 36 3 4 13 28 24 6 18 25 19 hgmapvs ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ X ⋅ U t = G ⁡ X ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t
46 1 2 10 36 3 4 13 28 24 6 18 25 34 hgmapvs ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ Y ⋅ U t = G ⁡ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t
47 45 46 oveq12d ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ X ⋅ U t + LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ Y ⋅ U t = G ⁡ X ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t + LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t
48 39 44 47 3eqtrrd ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → G ⁡ X ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t + LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t = HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ X + ˙ Y ⋅ U t
49 3 4 5 lmodacl ⊢ U ∈ LMod ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ Y ∈ B
50 32 8 9 49 syl3anc ⊢ φ → X + ˙ Y ∈ B
51 50 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → X + ˙ Y ∈ B
52 1 2 10 36 3 4 13 28 24 6 18 25 51 hgmapvs ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ X + ˙ Y ⋅ U t = G ⁡ X + ˙ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t
53 31 48 52 3eqtrrd ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → G ⁡ X + ˙ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t = G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t
54 eqid ⊢ 0 LCDual ⁡ K ⁡ W = 0 LCDual ⁡ K ⁡ W
55 1 13 7 lcdlvec ⊢ φ → LCDual ⁡ K ⁡ W ∈ LVec
56 55 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → LCDual ⁡ K ⁡ W ∈ LVec
57 1 2 3 4 13 16 17 6 7 50 hgmapdcl ⊢ φ → G ⁡ X + ˙ Y ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
58 57 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → G ⁡ X + ˙ Y ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
59 1 2 3 4 13 16 17 6 7 8 hgmapdcl ⊢ φ → G ⁡ X ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
60 16 17 29 lmodacl ⊢ LCDual ⁡ K ⁡ W ∈ LMod ∧ G ⁡ X ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W ∧ G ⁡ Y ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W → G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
61 14 59 21 60 syl3anc ⊢ φ → G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
62 61 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ∈ Base Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W
63 simp3 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → t ≠ 0 U
64 1 2 10 11 13 54 24 18 25 hdmapeq0 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t = 0 LCDual ⁡ K ⁡ W ↔ t = 0 U
65 64 necon3bid ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t ≠ 0 LCDual ⁡ K ⁡ W ↔ t ≠ 0 U
66 63 65 mpbird ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t ≠ 0 LCDual ⁡ K ⁡ W
67 23 28 16 17 54 56 58 62 26 66 lvecvscan2 ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → G ⁡ X + ˙ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t = G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y ⋅ LCDual ⁡ K ⁡ W HDMap ⁡ K ⁡ W ⁡ t ↔ G ⁡ X + ˙ Y = G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y
68 53 67 mpbid ⊢ φ ∧ t ∈ Base U ∧ t ≠ 0 U → G ⁡ X + ˙ Y = G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y
69 68 rexlimdv3a ⊢ φ → ∃ t ∈ Base U t ≠ 0 U → G ⁡ X + ˙ Y = G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y
70 12 69 mpd ⊢ φ → G ⁡ X + ˙ Y = G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y
71 1 2 3 5 13 16 29 7 lcdsadd ⊢ φ → + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W = + ˙
72 71 oveqd ⊢ φ → G ⁡ X + Scalar ⁡ LCDual ⁡ K ⁡ W G ⁡ Y = G ⁡ X + ˙ G ⁡ Y
73 70 72 eqtrd ⊢ φ → G ⁡ X + ˙ Y = G ⁡ X + ˙ G ⁡ Y