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Theorem lcfl7lem

Description: Lemma for lcfl7N . If two functionals G and J are equal, they are determined by the same vector. (Contributed by NM, 4-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses lcfl7lem.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
lcfl7lem.o ⊢ ⊥ ˙ = ocH ⁡ K ⁡ W
lcfl7lem.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
lcfl7lem.v ⊢ V = Base U
lcfl7lem.a ⊢ + ˙ = + U
lcfl7lem.t ⊢ · ˙ = ⋅ U
lcfl7lem.s ⊢ S = Scalar ⁡ U
lcfl7lem.r ⊢ R = Base S
lcfl7lem.z ⊢ 0 ˙ = 0 U
lcfl7lem.f ⊢ F = LFnl ⁡ U
lcfl7lem.l ⊢ L = LKer ⁡ U
lcfl7lem.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
lcfl7lem.g ⊢ G = v ∈ V ⟼ ι k ∈ R | ∃ w ∈ ⊥ ˙ ⁡ X v = w + ˙ k · ˙ X
lcfl7lem.j ⊢ J = v ∈ V ⟼ ι k ∈ R | ∃ w ∈ ⊥ ˙ ⁡ Y v = w + ˙ k · ˙ Y
lcfl7lem.x ⊢ φ → X ∈ V ∖ 0 ˙
lcfl7lem.x2 ⊢ φ → Y ∈ V ∖ 0 ˙
lcfl7lem.gj ⊢ φ → G = J
Assertion lcfl7lem ⊢ φ → X = Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lcfl7lem.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
2 lcfl7lem.o ⊢ ⊥ ˙ = ocH ⁡ K ⁡ W
3 lcfl7lem.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
4 lcfl7lem.v ⊢ V = Base U
5 lcfl7lem.a ⊢ + ˙ = + U
6 lcfl7lem.t ⊢ · ˙ = ⋅ U
7 lcfl7lem.s ⊢ S = Scalar ⁡ U
8 lcfl7lem.r ⊢ R = Base S
9 lcfl7lem.z ⊢ 0 ˙ = 0 U
10 lcfl7lem.f ⊢ F = LFnl ⁡ U
11 lcfl7lem.l ⊢ L = LKer ⁡ U
12 lcfl7lem.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
13 lcfl7lem.g ⊢ G = v ∈ V ⟼ ι k ∈ R | ∃ w ∈ ⊥ ˙ ⁡ X v = w + ˙ k · ˙ X
14 lcfl7lem.j ⊢ J = v ∈ V ⟼ ι k ∈ R | ∃ w ∈ ⊥ ˙ ⁡ Y v = w + ˙ k · ˙ Y
15 lcfl7lem.x ⊢ φ → X ∈ V ∖ 0 ˙
16 lcfl7lem.x2 ⊢ φ → Y ∈ V ∖ 0 ˙
17 lcfl7lem.gj ⊢ φ → G = J
18 1 2 3 4 9 5 6 11 7 8 13 12 15 dochsnkr2cl ⊢ φ → X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ G ∖ 0 ˙
19 18 eldifad ⊢ φ → X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ G
20 17 fveq2d ⊢ φ → L ⁡ G = L ⁡ J
21 1 2 3 4 9 5 6 11 7 8 14 12 16 dochsnkr2 ⊢ φ → L ⁡ J = ⊥ ˙ ⁡ Y
22 20 21 eqtrd ⊢ φ → L ⁡ G = ⊥ ˙ ⁡ Y
23 22 fveq2d ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ G = ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Y
24 eqid ⊢ LSpan ⁡ U = LSpan ⁡ U
25 16 eldifad ⊢ φ → Y ∈ V
26 25 snssd ⊢ φ → Y ⊆ V
27 1 3 2 4 24 12 26 dochocsp ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ Y = ⊥ ˙ ⁡ Y
28 27 fveq2d ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ Y = ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Y
29 eqid ⊢ DIsoH ⁡ K ⁡ W = DIsoH ⁡ K ⁡ W
30 1 3 4 24 29 dihlsprn ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Y ∈ V → LSpan ⁡ U ⁡ Y ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
31 12 25 30 syl2anc ⊢ φ → LSpan ⁡ U ⁡ Y ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
32 1 29 2 dochoc ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ LSpan ⁡ U ⁡ Y ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ Y = LSpan ⁡ U ⁡ Y
33 12 31 32 syl2anc ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ Y = LSpan ⁡ U ⁡ Y
34 23 28 33 3eqtr2d ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ G = LSpan ⁡ U ⁡ Y
35 19 34 eleqtrd ⊢ φ → X ∈ LSpan ⁡ U ⁡ Y
36 1 3 12 dvhlmod ⊢ φ → U ∈ LMod
37 7 8 4 6 24 ellspsn ⊢ U ∈ LMod ∧ Y ∈ V → X ∈ LSpan ⁡ U ⁡ Y ↔ ∃ s ∈ R X = s · ˙ Y
38 36 25 37 syl2anc ⊢ φ → X ∈ LSpan ⁡ U ⁡ Y ↔ ∃ s ∈ R X = s · ˙ Y
39 35 38 mpbid ⊢ φ → ∃ s ∈ R X = s · ˙ Y
40 simp3 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → X = s · ˙ Y
41 fveq2 ⊢ X = s · ˙ Y → G ⁡ X = G ⁡ s · ˙ Y
42 41 3ad2ant3 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → G ⁡ X = G ⁡ s · ˙ Y
43 eqid ⊢ 1 S = 1 S
44 1 2 3 4 5 6 9 7 8 43 12 16 14 dochfl1 ⊢ φ → J ⁡ Y = 1 S
45 17 fveq1d ⊢ φ → G ⁡ Y = J ⁡ Y
46 1 2 3 4 5 6 9 7 8 43 12 15 13 dochfl1 ⊢ φ → G ⁡ X = 1 S
47 44 45 46 3eqtr4rd ⊢ φ → G ⁡ X = G ⁡ Y
48 47 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → G ⁡ X = G ⁡ Y
49 36 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → U ∈ LMod
50 1 2 3 4 9 5 6 10 7 8 13 12 15 dochflcl ⊢ φ → G ∈ F
51 50 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → G ∈ F
52 simp2 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → s ∈ R
53 25 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → Y ∈ V
54 eqid ⊢ ⋅ S = ⋅ S
55 7 8 54 4 6 10 lflmul ⊢ U ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ s ∈ R ∧ Y ∈ V → G ⁡ s · ˙ Y = s ⋅ S G ⁡ Y
56 49 51 52 53 55 syl112anc ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → G ⁡ s · ˙ Y = s ⋅ S G ⁡ Y
57 42 48 56 3eqtr3d ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → G ⁡ Y = s ⋅ S G ⁡ Y
58 57 oveq1d ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y = s ⋅ S G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y
59 7 lmodring ⊢ U ∈ LMod → S ∈ Ring
60 36 59 syl ⊢ φ → S ∈ Ring
61 60 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → S ∈ Ring
62 7 8 4 10 lflcl ⊢ U ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ Y ∈ V → G ⁡ Y ∈ R
63 36 50 25 62 syl3anc ⊢ φ → G ⁡ Y ∈ R
64 63 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → G ⁡ Y ∈ R
65 1 3 12 dvhlvec ⊢ φ → U ∈ LVec
66 7 lvecdrng ⊢ U ∈ LVec → S ∈ DivRing
67 65 66 syl ⊢ φ → S ∈ DivRing
68 45 44 eqtrd ⊢ φ → G ⁡ Y = 1 S
69 eqid ⊢ 0 S = 0 S
70 69 43 drngunz ⊢ S ∈ DivRing → 1 S ≠ 0 S
71 67 70 syl ⊢ φ → 1 S ≠ 0 S
72 68 71 eqnetrd ⊢ φ → G ⁡ Y ≠ 0 S
73 eqid ⊢ inv r ⁡ S = inv r ⁡ S
74 8 69 73 drnginvrcl ⊢ S ∈ DivRing ∧ G ⁡ Y ∈ R ∧ G ⁡ Y ≠ 0 S → inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y ∈ R
75 67 63 72 74 syl3anc ⊢ φ → inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y ∈ R
76 75 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y ∈ R
77 8 54 ringass ⊢ S ∈ Ring ∧ s ∈ R ∧ G ⁡ Y ∈ R ∧ inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y ∈ R → s ⋅ S G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y = s ⋅ S G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y
78 61 52 64 76 77 syl13anc ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → s ⋅ S G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y = s ⋅ S G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y
79 8 69 54 43 73 drnginvrr ⊢ S ∈ DivRing ∧ G ⁡ Y ∈ R ∧ G ⁡ Y ≠ 0 S → G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y = 1 S
80 67 63 72 79 syl3anc ⊢ φ → G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y = 1 S
81 80 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y = 1 S
82 81 oveq2d ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → s ⋅ S G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y = s ⋅ S 1 S
83 58 78 82 3eqtrrd ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → s ⋅ S 1 S = G ⁡ Y ⋅ S inv r ⁡ S ⁡ G ⁡ Y
84 8 54 43 ringridm ⊢ S ∈ Ring ∧ s ∈ R → s ⋅ S 1 S = s
85 61 52 84 syl2anc ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → s ⋅ S 1 S = s
86 83 85 81 3eqtr3d ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → s = 1 S
87 oveq1 ⊢ s = 1 S → s · ˙ Y = 1 S · ˙ Y
88 4 7 6 43 lmodvs1 ⊢ U ∈ LMod ∧ Y ∈ V → 1 S · ˙ Y = Y
89 36 25 88 syl2anc ⊢ φ → 1 S · ˙ Y = Y
90 89 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → 1 S · ˙ Y = Y
91 87 90 sylan9eqr ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y ∧ s = 1 S → s · ˙ Y = Y
92 86 91 mpdan ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → s · ˙ Y = Y
93 40 92 eqtrd ⊢ φ ∧ s ∈ R ∧ X = s · ˙ Y → X = Y
94 93 rexlimdv3a ⊢ φ → ∃ s ∈ R X = s · ˙ Y → X = Y
95 39 94 mpd ⊢ φ → X = Y