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Theorem lflvscl

Description: Closure of a scalar product with a functional. Note that this is the scalar product for a right vector space with the scalar after the vector; reversing these fails closure. (Contributed by NM, 9-Oct-2014) (Revised by Mario Carneiro, 22-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses lflsccl.v ⊢ V = Base W
lflsccl.d ⊢ D = Scalar ⁡ W
lflsccl.k ⊢ K = Base D
lflsccl.t ⊢ · ˙ = ⋅ D
lflsccl.f ⊢ F = LFnl ⁡ W
lflsccl.w ⊢ φ → W ∈ LMod
lflsccl.g ⊢ φ → G ∈ F
lflsccl.r ⊢ φ → R ∈ K
Assertion lflvscl ⊢ φ → G · ˙ f V × R ∈ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lflsccl.v ⊢ V = Base W
2 lflsccl.d ⊢ D = Scalar ⁡ W
3 lflsccl.k ⊢ K = Base D
4 lflsccl.t ⊢ · ˙ = ⋅ D
5 lflsccl.f ⊢ F = LFnl ⁡ W
6 lflsccl.w ⊢ φ → W ∈ LMod
7 lflsccl.g ⊢ φ → G ∈ F
8 lflsccl.r ⊢ φ → R ∈ K
9 1 a1i ⊢ φ → V = Base W
10 eqidd ⊢ φ → + W = + W
11 2 a1i ⊢ φ → D = Scalar ⁡ W
12 eqidd ⊢ φ → ⋅ W = ⋅ W
13 3 a1i ⊢ φ → K = Base D
14 eqidd ⊢ φ → + D = + D
15 4 a1i ⊢ φ → · ˙ = ⋅ D
16 5 a1i ⊢ φ → F = LFnl ⁡ W
17 2 lmodring ⊢ W ∈ LMod → D ∈ Ring
18 6 17 syl ⊢ φ → D ∈ Ring
19 3 4 ringcl ⊢ D ∈ Ring ∧ x ∈ K ∧ y ∈ K → x · ˙ y ∈ K
20 19 3expb ⊢ D ∈ Ring ∧ x ∈ K ∧ y ∈ K → x · ˙ y ∈ K
21 18 20 sylan ⊢ φ ∧ x ∈ K ∧ y ∈ K → x · ˙ y ∈ K
22 2 3 1 5 lflf ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F → G : V ⟶ K
23 6 7 22 syl2anc ⊢ φ → G : V ⟶ K
24 fconst6g ⊢ R ∈ K → V × R : V ⟶ K
25 8 24 syl ⊢ φ → V × R : V ⟶ K
26 1 fvexi ⊢ V ∈ V
27 26 a1i ⊢ φ → V ∈ V
28 inidm ⊢ V ∩ V = V
29 21 23 25 27 27 28 off ⊢ φ → G · ˙ f V × R : V ⟶ K
30 6 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → W ∈ LMod
31 7 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G ∈ F
32 simpr1 ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → r ∈ K
33 simpr2 ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → x ∈ V
34 simpr3 ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → y ∈ V
35 eqid ⊢ + W = + W
36 eqid ⊢ ⋅ W = ⋅ W
37 eqid ⊢ + D = + D
38 1 35 2 36 3 37 4 5 lfli ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G ⁡ r ⋅ W x + W y = r · ˙ G ⁡ x + D G ⁡ y
39 30 31 32 33 34 38 syl113anc ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G ⁡ r ⋅ W x + W y = r · ˙ G ⁡ x + D G ⁡ y
40 39 oveq1d ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G ⁡ r ⋅ W x + W y · ˙ R = r · ˙ G ⁡ x + D G ⁡ y · ˙ R
41 18 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → D ∈ Ring
42 2 3 1 5 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ x ∈ V → G ⁡ x ∈ K
43 30 31 33 42 syl3anc ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G ⁡ x ∈ K
44 3 4 ringcl ⊢ D ∈ Ring ∧ r ∈ K ∧ G ⁡ x ∈ K → r · ˙ G ⁡ x ∈ K
45 41 32 43 44 syl3anc ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → r · ˙ G ⁡ x ∈ K
46 2 3 1 5 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ y ∈ V → G ⁡ y ∈ K
47 30 31 34 46 syl3anc ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G ⁡ y ∈ K
48 8 adantr ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → R ∈ K
49 3 37 4 ringdir ⊢ D ∈ Ring ∧ r · ˙ G ⁡ x ∈ K ∧ G ⁡ y ∈ K ∧ R ∈ K → r · ˙ G ⁡ x + D G ⁡ y · ˙ R = r · ˙ G ⁡ x · ˙ R + D G ⁡ y · ˙ R
50 41 45 47 48 49 syl13anc ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → r · ˙ G ⁡ x + D G ⁡ y · ˙ R = r · ˙ G ⁡ x · ˙ R + D G ⁡ y · ˙ R
51 3 4 ringass ⊢ D ∈ Ring ∧ r ∈ K ∧ G ⁡ x ∈ K ∧ R ∈ K → r · ˙ G ⁡ x · ˙ R = r · ˙ G ⁡ x · ˙ R
52 41 32 43 48 51 syl13anc ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → r · ˙ G ⁡ x · ˙ R = r · ˙ G ⁡ x · ˙ R
53 52 oveq1d ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → r · ˙ G ⁡ x · ˙ R + D G ⁡ y · ˙ R = r · ˙ G ⁡ x · ˙ R + D G ⁡ y · ˙ R
54 40 50 53 3eqtrd ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G ⁡ r ⋅ W x + W y · ˙ R = r · ˙ G ⁡ x · ˙ R + D G ⁡ y · ˙ R
55 1 2 36 3 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V → r ⋅ W x ∈ V
56 30 32 33 55 syl3anc ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → r ⋅ W x ∈ V
57 1 35 lmodvacl ⊢ W ∈ LMod ∧ r ⋅ W x ∈ V ∧ y ∈ V → r ⋅ W x + W y ∈ V
58 30 56 34 57 syl3anc ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → r ⋅ W x + W y ∈ V
59 23 ffnd ⊢ φ → G Fn V
60 eqidd ⊢ φ ∧ r ⋅ W x + W y ∈ V → G ⁡ r ⋅ W x + W y = G ⁡ r ⋅ W x + W y
61 27 8 59 60 ofc2 ⊢ φ ∧ r ⋅ W x + W y ∈ V → G · ˙ f V × R ⁡ r ⋅ W x + W y = G ⁡ r ⋅ W x + W y · ˙ R
62 58 61 syldan ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G · ˙ f V × R ⁡ r ⋅ W x + W y = G ⁡ r ⋅ W x + W y · ˙ R
63 eqidd ⊢ φ ∧ x ∈ V → G ⁡ x = G ⁡ x
64 27 8 59 63 ofc2 ⊢ φ ∧ x ∈ V → G · ˙ f V × R ⁡ x = G ⁡ x · ˙ R
65 33 64 syldan ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G · ˙ f V × R ⁡ x = G ⁡ x · ˙ R
66 65 oveq2d ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → r · ˙ G · ˙ f V × R ⁡ x = r · ˙ G ⁡ x · ˙ R
67 eqidd ⊢ φ ∧ y ∈ V → G ⁡ y = G ⁡ y
68 27 8 59 67 ofc2 ⊢ φ ∧ y ∈ V → G · ˙ f V × R ⁡ y = G ⁡ y · ˙ R
69 34 68 syldan ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G · ˙ f V × R ⁡ y = G ⁡ y · ˙ R
70 66 69 oveq12d ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → r · ˙ G · ˙ f V × R ⁡ x + D G · ˙ f V × R ⁡ y = r · ˙ G ⁡ x · ˙ R + D G ⁡ y · ˙ R
71 54 62 70 3eqtr4d ⊢ φ ∧ r ∈ K ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → G · ˙ f V × R ⁡ r ⋅ W x + W y = r · ˙ G · ˙ f V × R ⁡ x + D G · ˙ f V × R ⁡ y
72 9 10 11 12 13 14 15 16 29 71 6 islfld ⊢ φ → G · ˙ f V × R ∈ F