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Theorem lcfl7N

Description: Property of a functional with a closed kernel. Every nonzero functional is determined by a unique nonzero vector. Note that ( LG ) = V means the functional is zero by lkr0f . (Contributed by NM, 4-Jan-2015) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses lcfl6.h H = LHyp K
lcfl6.o ˙ = ocH K W
lcfl6.u U = DVecH K W
lcfl6.v V = Base U
lcfl6.a + ˙ = + U
lcfl6.t · ˙ = U
lcfl6.s S = Scalar U
lcfl6.r R = Base S
lcfl6.z 0 ˙ = 0 U
lcfl6.f F = LFnl U
lcfl6.l L = LKer U
lcfl6.c C = f F | ˙ ˙ L f = L f
lcfl6.k φ K HL W H
lcfl6.g φ G F
Assertion lcfl7N φ G C L G = V ∃! x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lcfl6.h H = LHyp K
2 lcfl6.o ˙ = ocH K W
3 lcfl6.u U = DVecH K W
4 lcfl6.v V = Base U
5 lcfl6.a + ˙ = + U
6 lcfl6.t · ˙ = U
7 lcfl6.s S = Scalar U
8 lcfl6.r R = Base S
9 lcfl6.z 0 ˙ = 0 U
10 lcfl6.f F = LFnl U
11 lcfl6.l L = LKer U
12 lcfl6.c C = f F | ˙ ˙ L f = L f
13 lcfl6.k φ K HL W H
14 lcfl6.g φ G F
15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 lcfl6 φ G C L G = V x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x
16 13 ad2antrr φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y K HL W H
17 eqid u V ι l R | z ˙ x u = z + ˙ l · ˙ x = u V ι l R | z ˙ x u = z + ˙ l · ˙ x
18 eqid u V ι l R | z ˙ y u = z + ˙ l · ˙ y = u V ι l R | z ˙ y u = z + ˙ l · ˙ y
19 simplrl φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y x V 0 ˙
20 simplrr φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y y V 0 ˙
21 simprl φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x
22 eqeq1 v = u v = w + ˙ k · ˙ x u = w + ˙ k · ˙ x
23 22 rexbidv v = u w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x w ˙ x u = w + ˙ k · ˙ x
24 23 riotabidv v = u ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x = ι k R | w ˙ x u = w + ˙ k · ˙ x
25 oveq1 k = l k · ˙ x = l · ˙ x
26 25 oveq2d k = l w + ˙ k · ˙ x = w + ˙ l · ˙ x
27 26 eqeq2d k = l u = w + ˙ k · ˙ x u = w + ˙ l · ˙ x
28 27 rexbidv k = l w ˙ x u = w + ˙ k · ˙ x w ˙ x u = w + ˙ l · ˙ x
29 oveq1 w = z w + ˙ l · ˙ x = z + ˙ l · ˙ x
30 29 eqeq2d w = z u = w + ˙ l · ˙ x u = z + ˙ l · ˙ x
31 30 cbvrexvw w ˙ x u = w + ˙ l · ˙ x z ˙ x u = z + ˙ l · ˙ x
32 28 31 bitrdi k = l w ˙ x u = w + ˙ k · ˙ x z ˙ x u = z + ˙ l · ˙ x
33 32 cbvriotavw ι k R | w ˙ x u = w + ˙ k · ˙ x = ι l R | z ˙ x u = z + ˙ l · ˙ x
34 24 33 eqtrdi v = u ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x = ι l R | z ˙ x u = z + ˙ l · ˙ x
35 34 cbvmptv v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x = u V ι l R | z ˙ x u = z + ˙ l · ˙ x
36 21 35 eqtrdi φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y G = u V ι l R | z ˙ x u = z + ˙ l · ˙ x
37 simprr φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y
38 eqeq1 v = u v = w + ˙ k · ˙ y u = w + ˙ k · ˙ y
39 38 rexbidv v = u w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y w ˙ y u = w + ˙ k · ˙ y
40 39 riotabidv v = u ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y = ι k R | w ˙ y u = w + ˙ k · ˙ y
41 oveq1 k = l k · ˙ y = l · ˙ y
42 41 oveq2d k = l w + ˙ k · ˙ y = w + ˙ l · ˙ y
43 42 eqeq2d k = l u = w + ˙ k · ˙ y u = w + ˙ l · ˙ y
44 43 rexbidv k = l w ˙ y u = w + ˙ k · ˙ y w ˙ y u = w + ˙ l · ˙ y
45 oveq1 w = z w + ˙ l · ˙ y = z + ˙ l · ˙ y
46 45 eqeq2d w = z u = w + ˙ l · ˙ y u = z + ˙ l · ˙ y
47 46 cbvrexvw w ˙ y u = w + ˙ l · ˙ y z ˙ y u = z + ˙ l · ˙ y
48 44 47 bitrdi k = l w ˙ y u = w + ˙ k · ˙ y z ˙ y u = z + ˙ l · ˙ y
49 48 cbvriotavw ι k R | w ˙ y u = w + ˙ k · ˙ y = ι l R | z ˙ y u = z + ˙ l · ˙ y
50 40 49 eqtrdi v = u ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y = ι l R | z ˙ y u = z + ˙ l · ˙ y
51 50 cbvmptv v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y = u V ι l R | z ˙ y u = z + ˙ l · ˙ y
52 37 51 eqtrdi φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y G = u V ι l R | z ˙ y u = z + ˙ l · ˙ y
53 36 52 eqtr3d φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y u V ι l R | z ˙ x u = z + ˙ l · ˙ x = u V ι l R | z ˙ y u = z + ˙ l · ˙ y
54 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 16 17 18 19 20 53 lcfl7lem φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y x = y
55 54 ex φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y x = y
56 55 ralrimivva φ x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y x = y
57 56 a1d φ x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y x = y
58 57 ancld φ x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y x = y
59 sneq x = y x = y
60 59 fveq2d x = y ˙ x = ˙ y
61 oveq2 x = y k · ˙ x = k · ˙ y
62 61 oveq2d x = y w + ˙ k · ˙ x = w + ˙ k · ˙ y
63 62 eqeq2d x = y v = w + ˙ k · ˙ x v = w + ˙ k · ˙ y
64 60 63 rexeqbidv x = y w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y
65 64 riotabidv x = y ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x = ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y
66 65 mpteq2dv x = y v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y
67 66 eqeq2d x = y G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y
68 67 reu4 ∃! x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x x V 0 ˙ y V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x G = v V ι k R | w ˙ y v = w + ˙ k · ˙ y x = y
69 58 68 syl6ibr φ x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x ∃! x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x
70 reurex ∃! x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x
71 69 70 impbid1 φ x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x ∃! x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x
72 71 orbi2d φ L G = V x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x L G = V ∃! x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x
73 15 72 bitrd φ G C L G = V ∃! x V 0 ˙ G = v V ι k R | w ˙ x v = w + ˙ k · ˙ x