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Theorem lflnegcl

Description: Closure of the negative of a functional. (This is specialized for the purpose of proving ldualgrp , and we do not define a general operation here.) (Contributed by NM, 22-Oct-2014)

Ref Expression
Hypotheses lflnegcl.v ⊢ V = Base W
lflnegcl.r ⊢ R = Scalar ⁡ W
lflnegcl.i ⊢ I = inv g ⁡ R
lflnegcl.n ⊢ N = x ∈ V ⟼ I ⁡ G ⁡ x
lflnegcl.f ⊢ F = LFnl ⁡ W
lflnegcl.w ⊢ φ → W ∈ LMod
lflnegcl.g ⊢ φ → G ∈ F
Assertion lflnegcl ⊢ φ → N ∈ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lflnegcl.v ⊢ V = Base W
2 lflnegcl.r ⊢ R = Scalar ⁡ W
3 lflnegcl.i ⊢ I = inv g ⁡ R
4 lflnegcl.n ⊢ N = x ∈ V ⟼ I ⁡ G ⁡ x
5 lflnegcl.f ⊢ F = LFnl ⁡ W
6 lflnegcl.w ⊢ φ → W ∈ LMod
7 lflnegcl.g ⊢ φ → G ∈ F
8 2 lmodring ⊢ W ∈ LMod → R ∈ Ring
9 6 8 syl ⊢ φ → R ∈ Ring
10 ringgrp ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Grp
11 9 10 syl ⊢ φ → R ∈ Grp
12 11 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V → R ∈ Grp
13 6 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V → W ∈ LMod
14 7 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V → G ∈ F
15 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ V → x ∈ V
16 eqid ⊢ Base R = Base R
17 2 16 1 5 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ x ∈ V → G ⁡ x ∈ Base R
18 13 14 15 17 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ V → G ⁡ x ∈ Base R
19 16 3 grpinvcl ⊢ R ∈ Grp ∧ G ⁡ x ∈ Base R → I ⁡ G ⁡ x ∈ Base R
20 12 18 19 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ V → I ⁡ G ⁡ x ∈ Base R
21 20 4 fmptd ⊢ φ → N : V ⟶ Base R
22 ringabl ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Abel
23 9 22 syl ⊢ φ → R ∈ Abel
24 23 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → R ∈ Abel
25 9 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → R ∈ Ring
26 simpr1 ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → k ∈ Base R
27 6 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → W ∈ LMod
28 7 adantr ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → G ∈ F
29 simpr2 ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → y ∈ V
30 2 16 1 5 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ y ∈ V → G ⁡ y ∈ Base R
31 27 28 29 30 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → G ⁡ y ∈ Base R
32 eqid ⊢ ⋅ R = ⋅ R
33 16 32 ringcl ⊢ R ∈ Ring ∧ k ∈ Base R ∧ G ⁡ y ∈ Base R → k ⋅ R G ⁡ y ∈ Base R
34 25 26 31 33 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → k ⋅ R G ⁡ y ∈ Base R
35 simpr3 ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → z ∈ V
36 2 16 1 5 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ z ∈ V → G ⁡ z ∈ Base R
37 27 28 35 36 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → G ⁡ z ∈ Base R
38 eqid ⊢ + R = + R
39 16 38 3 ablinvadd ⊢ R ∈ Abel ∧ k ⋅ R G ⁡ y ∈ Base R ∧ G ⁡ z ∈ Base R → I ⁡ k ⋅ R G ⁡ y + R G ⁡ z = I ⁡ k ⋅ R G ⁡ y + R I ⁡ G ⁡ z
40 24 34 37 39 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → I ⁡ k ⋅ R G ⁡ y + R G ⁡ z = I ⁡ k ⋅ R G ⁡ y + R I ⁡ G ⁡ z
41 eqid ⊢ + W = + W
42 eqid ⊢ ⋅ W = ⋅ W
43 1 41 2 42 16 38 32 5 lfli ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → G ⁡ k ⋅ W y + W z = k ⋅ R G ⁡ y + R G ⁡ z
44 27 28 26 29 35 43 syl113anc ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → G ⁡ k ⋅ W y + W z = k ⋅ R G ⁡ y + R G ⁡ z
45 44 fveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → I ⁡ G ⁡ k ⋅ W y + W z = I ⁡ k ⋅ R G ⁡ y + R G ⁡ z
46 16 32 3 25 26 31 ringmneg2 ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → k ⋅ R I ⁡ G ⁡ y = I ⁡ k ⋅ R G ⁡ y
47 46 oveq1d ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → k ⋅ R I ⁡ G ⁡ y + R I ⁡ G ⁡ z = I ⁡ k ⋅ R G ⁡ y + R I ⁡ G ⁡ z
48 40 45 47 3eqtr4d ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → I ⁡ G ⁡ k ⋅ W y + W z = k ⋅ R I ⁡ G ⁡ y + R I ⁡ G ⁡ z
49 1 2 42 16 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V → k ⋅ W y ∈ V
50 27 26 29 49 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → k ⋅ W y ∈ V
51 1 41 lmodvacl ⊢ W ∈ LMod ∧ k ⋅ W y ∈ V ∧ z ∈ V → k ⋅ W y + W z ∈ V
52 27 50 35 51 syl3anc ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → k ⋅ W y + W z ∈ V
53 2fveq3 ⊢ x = k ⋅ W y + W z → I ⁡ G ⁡ x = I ⁡ G ⁡ k ⋅ W y + W z
54 fvex ⊢ I ⁡ G ⁡ k ⋅ W y + W z ∈ V
55 53 4 54 fvmpt ⊢ k ⋅ W y + W z ∈ V → N ⁡ k ⋅ W y + W z = I ⁡ G ⁡ k ⋅ W y + W z
56 52 55 syl ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → N ⁡ k ⋅ W y + W z = I ⁡ G ⁡ k ⋅ W y + W z
57 2fveq3 ⊢ x = y → I ⁡ G ⁡ x = I ⁡ G ⁡ y
58 fvex ⊢ I ⁡ G ⁡ y ∈ V
59 57 4 58 fvmpt ⊢ y ∈ V → N ⁡ y = I ⁡ G ⁡ y
60 29 59 syl ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → N ⁡ y = I ⁡ G ⁡ y
61 60 oveq2d ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → k ⋅ R N ⁡ y = k ⋅ R I ⁡ G ⁡ y
62 2fveq3 ⊢ x = z → I ⁡ G ⁡ x = I ⁡ G ⁡ z
63 fvex ⊢ I ⁡ G ⁡ z ∈ V
64 62 4 63 fvmpt ⊢ z ∈ V → N ⁡ z = I ⁡ G ⁡ z
65 35 64 syl ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → N ⁡ z = I ⁡ G ⁡ z
66 61 65 oveq12d ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → k ⋅ R N ⁡ y + R N ⁡ z = k ⋅ R I ⁡ G ⁡ y + R I ⁡ G ⁡ z
67 48 56 66 3eqtr4d ⊢ φ ∧ k ∈ Base R ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → N ⁡ k ⋅ W y + W z = k ⋅ R N ⁡ y + R N ⁡ z
68 67 ralrimivvva ⊢ φ → ∀ k ∈ Base R ∀ y ∈ V ∀ z ∈ V N ⁡ k ⋅ W y + W z = k ⋅ R N ⁡ y + R N ⁡ z
69 1 41 2 42 16 38 32 5 islfl ⊢ W ∈ LMod → N ∈ F ↔ N : V ⟶ Base R ∧ ∀ k ∈ Base R ∀ y ∈ V ∀ z ∈ V N ⁡ k ⋅ W y + W z = k ⋅ R N ⁡ y + R N ⁡ z
70 6 69 syl ⊢ φ → N ∈ F ↔ N : V ⟶ Base R ∧ ∀ k ∈ Base R ∀ y ∈ V ∀ z ∈ V N ⁡ k ⋅ W y + W z = k ⋅ R N ⁡ y + R N ⁡ z
71 21 68 70 mpbir2and ⊢ φ → N ∈ F