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Theorem islfl

Description: The predicate "is a linear functional". (Contributed by NM, 15-Apr-2014)

Ref Expression
Hypotheses lflset.v ⊢ V = Base W
lflset.a ⊢ + ˙ = + W
lflset.d ⊢ D = Scalar ⁡ W
lflset.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
lflset.k ⊢ K = Base D
lflset.p ⊢ ⨣ ˙ = + D
lflset.t ⊢ × ˙ = ⋅ D
lflset.f ⊢ F = LFnl ⁡ W
Assertion islfl ⊢ W ∈ X → G ∈ F ↔ G : V ⟶ K ∧ ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V G ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ G ⁡ x ⨣ ˙ G ⁡ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lflset.v ⊢ V = Base W
2 lflset.a ⊢ + ˙ = + W
3 lflset.d ⊢ D = Scalar ⁡ W
4 lflset.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
5 lflset.k ⊢ K = Base D
6 lflset.p ⊢ ⨣ ˙ = + D
7 lflset.t ⊢ × ˙ = ⋅ D
8 lflset.f ⊢ F = LFnl ⁡ W
9 1 2 3 4 5 6 7 8 lflset ⊢ W ∈ X → F = f ∈ K V | ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V f ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y
10 9 eleq2d ⊢ W ∈ X → G ∈ F ↔ G ∈ f ∈ K V | ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V f ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y
11 fveq1 ⊢ f = G → f ⁡ r · ˙ x + ˙ y = G ⁡ r · ˙ x + ˙ y
12 fveq1 ⊢ f = G → f ⁡ x = G ⁡ x
13 12 oveq2d ⊢ f = G → r × ˙ f ⁡ x = r × ˙ G ⁡ x
14 fveq1 ⊢ f = G → f ⁡ y = G ⁡ y
15 13 14 oveq12d ⊢ f = G → r × ˙ f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y = r × ˙ G ⁡ x ⨣ ˙ G ⁡ y
16 11 15 eqeq12d ⊢ f = G → f ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ↔ G ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ G ⁡ x ⨣ ˙ G ⁡ y
17 16 2ralbidv ⊢ f = G → ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V f ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ↔ ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V G ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ G ⁡ x ⨣ ˙ G ⁡ y
18 17 ralbidv ⊢ f = G → ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V f ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ↔ ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V G ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ G ⁡ x ⨣ ˙ G ⁡ y
19 18 elrab ⊢ G ∈ f ∈ K V | ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V f ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ↔ G ∈ K V ∧ ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V G ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ G ⁡ x ⨣ ˙ G ⁡ y
20 5 fvexi ⊢ K ∈ V
21 1 fvexi ⊢ V ∈ V
22 20 21 elmap ⊢ G ∈ K V ↔ G : V ⟶ K
23 22 anbi1i ⊢ G ∈ K V ∧ ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V G ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ G ⁡ x ⨣ ˙ G ⁡ y ↔ G : V ⟶ K ∧ ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V G ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ G ⁡ x ⨣ ˙ G ⁡ y
24 19 23 bitri ⊢ G ∈ f ∈ K V | ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V f ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ↔ G : V ⟶ K ∧ ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V G ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ G ⁡ x ⨣ ˙ G ⁡ y
25 10 24 bitrdi ⊢ W ∈ X → G ∈ F ↔ G : V ⟶ K ∧ ∀ r ∈ K ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V G ⁡ r · ˙ x + ˙ y = r × ˙ G ⁡ x ⨣ ˙ G ⁡ y