Metamath Proof Explorer


Theorem lincvalpr

Description: The linear combination over an unordered pair. (Contributed by AV, 16-Apr-2019)

Ref Expression
Hypotheses lincvalsn.b ⊢ B = Base M
lincvalsn.s ⊢ S = Scalar ⁡ M
lincvalsn.r ⊢ R = Base S
lincvalsn.t ⊢ · ˙ = ⋅ M
lincvalpr.p ⊢ + ˙ = + M
lincvalpr.f ⊢ F = V X W Y
Assertion lincvalpr ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F linC ⁡ M V W = X · ˙ V + ˙ Y · ˙ W

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lincvalsn.b ⊢ B = Base M
2 lincvalsn.s ⊢ S = Scalar ⁡ M
3 lincvalsn.r ⊢ R = Base S
4 lincvalsn.t ⊢ · ˙ = ⋅ M
5 lincvalpr.p ⊢ + ˙ = + M
6 lincvalpr.f ⊢ F = V X W Y
7 simpl ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W → M ∈ LMod
8 7 3ad2ant1 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → M ∈ LMod
9 2 fveq2i ⊢ Base S = Base Scalar ⁡ M
10 3 9 eqtri ⊢ R = Base Scalar ⁡ M
11 10 eleq2i ⊢ X ∈ R ↔ X ∈ Base Scalar ⁡ M
12 11 biimpi ⊢ X ∈ R → X ∈ Base Scalar ⁡ M
13 12 anim2i ⊢ V ∈ B ∧ X ∈ R → V ∈ B ∧ X ∈ Base Scalar ⁡ M
14 13 3ad2ant2 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V ∈ B ∧ X ∈ Base Scalar ⁡ M
15 10 eleq2i ⊢ Y ∈ R ↔ Y ∈ Base Scalar ⁡ M
16 15 biimpi ⊢ Y ∈ R → Y ∈ Base Scalar ⁡ M
17 16 anim2i ⊢ W ∈ B ∧ Y ∈ R → W ∈ B ∧ Y ∈ Base Scalar ⁡ M
18 17 3ad2ant3 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → W ∈ B ∧ Y ∈ Base Scalar ⁡ M
19 fvexd ⊢ M ∈ LMod → Base Scalar ⁡ M ∈ V
20 19 anim2i ⊢ V ≠ W ∧ M ∈ LMod → V ≠ W ∧ Base Scalar ⁡ M ∈ V
21 20 ancoms ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W → V ≠ W ∧ Base Scalar ⁡ M ∈ V
22 21 3ad2ant1 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V ≠ W ∧ Base Scalar ⁡ M ∈ V
23 6 mapprop ⊢ V ∈ B ∧ X ∈ Base Scalar ⁡ M ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ Base Scalar ⁡ M ∧ V ≠ W ∧ Base Scalar ⁡ M ∈ V → F ∈ Base Scalar ⁡ M V W
24 14 18 22 23 syl3anc ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ∈ Base Scalar ⁡ M V W
25 1 eleq2i ⊢ V ∈ B ↔ V ∈ Base M
26 25 birani ⊢ V ∈ B ∧ X ∈ R → V ∈ Base M
27 1 eleq2i ⊢ W ∈ B ↔ W ∈ Base M
28 27 birani ⊢ W ∈ B ∧ Y ∈ R → W ∈ Base M
29 prelpwi ⊢ V ∈ Base M ∧ W ∈ Base M → V W ∈ 𝒫 Base M
30 26 28 29 syl2an ⊢ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V W ∈ 𝒫 Base M
31 30 3adant1 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V W ∈ 𝒫 Base M
32 lincval ⊢ M ∈ LMod ∧ F ∈ Base Scalar ⁡ M V W ∧ V W ∈ 𝒫 Base M → F linC ⁡ M V W = ∑ M v ∈ V W F ⁡ v ⋅ M v
33 8 24 31 32 syl3anc ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F linC ⁡ M V W = ∑ M v ∈ V W F ⁡ v ⋅ M v
34 lmodcmn ⊢ M ∈ LMod → M ∈ CMnd
35 34 adantr ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W → M ∈ CMnd
36 35 3ad2ant1 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → M ∈ CMnd
37 simpr ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W → V ≠ W
38 simpl ⊢ V ∈ B ∧ X ∈ R → V ∈ B
39 simpl ⊢ W ∈ B ∧ Y ∈ R → W ∈ B
40 37 38 39 3anim123i ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ W ∈ B
41 3anrot ⊢ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ W ∈ B ↔ V ∈ B ∧ W ∈ B ∧ V ≠ W
42 40 41 sylib ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V ∈ B ∧ W ∈ B ∧ V ≠ W
43 6 a1i ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → F = V X W Y
44 43 fveq1d ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → F ⁡ V = V X W Y ⁡ V
45 simprl ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → V ∈ B
46 simprr ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → X ∈ R
47 37 adantr ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → V ≠ W
48 fvpr1g ⊢ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ V ≠ W → V X W Y ⁡ V = X
49 45 46 47 48 syl3anc ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → V X W Y ⁡ V = X
50 44 49 eqtrd ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → F ⁡ V = X
51 50 oveq1d ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → F ⁡ V ⋅ M V = X ⋅ M V
52 7 adantr ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → M ∈ LMod
53 eqid ⊢ ⋅ M = ⋅ M
54 1 2 53 3 lmodvscl ⊢ M ∈ LMod ∧ X ∈ R ∧ V ∈ B → X ⋅ M V ∈ B
55 52 46 45 54 syl3anc ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → X ⋅ M V ∈ B
56 51 55 eqeltrd ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R → F ⁡ V ⋅ M V ∈ B
57 56 3adant3 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ V ⋅ M V ∈ B
58 6 a1i ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F = V X W Y
59 58 fveq1d ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ W = V X W Y ⁡ W
60 simprl ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → W ∈ B
61 simprr ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → Y ∈ R
62 37 adantr ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V ≠ W
63 fvpr2g ⊢ W ∈ B ∧ Y ∈ R ∧ V ≠ W → V X W Y ⁡ W = Y
64 60 61 62 63 syl3anc ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V X W Y ⁡ W = Y
65 59 64 eqtrd ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ W = Y
66 65 oveq1d ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ W ⋅ M W = Y ⋅ M W
67 7 adantr ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → M ∈ LMod
68 1 2 53 3 lmodvscl ⊢ M ∈ LMod ∧ Y ∈ R ∧ W ∈ B → Y ⋅ M W ∈ B
69 67 61 60 68 syl3anc ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → Y ⋅ M W ∈ B
70 66 69 eqeltrd ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ W ⋅ M W ∈ B
71 70 3adant2 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ W ⋅ M W ∈ B
72 fveq2 ⊢ v = V → F ⁡ v = F ⁡ V
73 id ⊢ v = V → v = V
74 72 73 oveq12d ⊢ v = V → F ⁡ v ⋅ M v = F ⁡ V ⋅ M V
75 fveq2 ⊢ v = W → F ⁡ v = F ⁡ W
76 id ⊢ v = W → v = W
77 75 76 oveq12d ⊢ v = W → F ⁡ v ⋅ M v = F ⁡ W ⋅ M W
78 1 5 74 77 gsumpr ⊢ M ∈ CMnd ∧ V ∈ B ∧ W ∈ B ∧ V ≠ W ∧ F ⁡ V ⋅ M V ∈ B ∧ F ⁡ W ⋅ M W ∈ B → ∑ M v ∈ V W F ⁡ v ⋅ M v = F ⁡ V ⋅ M V + ˙ F ⁡ W ⋅ M W
79 36 42 57 71 78 syl112anc ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → ∑ M v ∈ V W F ⁡ v ⋅ M v = F ⁡ V ⋅ M V + ˙ F ⁡ W ⋅ M W
80 4 a1i ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → · ˙ = ⋅ M
81 80 eqcomd ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → ⋅ M = · ˙
82 6 fveq1i ⊢ F ⁡ V = V X W Y ⁡ V
83 38 3ad2ant2 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V ∈ B
84 simpr ⊢ V ∈ B ∧ X ∈ R → X ∈ R
85 84 3ad2ant2 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → X ∈ R
86 37 3ad2ant1 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V ≠ W
87 83 85 86 48 syl3anc ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V X W Y ⁡ V = X
88 82 87 eqtrid ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ V = X
89 eqidd ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V = V
90 81 88 89 oveq123d ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ V ⋅ M V = X · ˙ V
91 6 fveq1i ⊢ F ⁡ W = V X W Y ⁡ W
92 39 3ad2ant3 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → W ∈ B
93 simpr ⊢ W ∈ B ∧ Y ∈ R → Y ∈ R
94 93 3ad2ant3 ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → Y ∈ R
95 92 94 86 63 syl3anc ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → V X W Y ⁡ W = Y
96 91 95 eqtrid ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ W = Y
97 eqidd ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → W = W
98 81 96 97 oveq123d ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ W ⋅ M W = Y · ˙ W
99 90 98 oveq12d ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F ⁡ V ⋅ M V + ˙ F ⁡ W ⋅ M W = X · ˙ V + ˙ Y · ˙ W
100 33 79 99 3eqtrd ⊢ M ∈ LMod ∧ V ≠ W ∧ V ∈ B ∧ X ∈ R ∧ W ∈ B ∧ Y ∈ R → F linC ⁡ M V W = X · ˙ V + ˙ Y · ˙ W