Metamath Proof Explorer


Theorem lmodvneg1

Description: Minus 1 times a vector is the negative of the vector. Equation 2 of Kreyszig p. 51. (Contributed by NM, 18-Apr-2014) (Revised by Mario Carneiro, 19-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses lmodvneg1.v ⊢ V = Base W
lmodvneg1.n ⊢ N = inv g ⁡ W
lmodvneg1.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
lmodvneg1.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
lmodvneg1.u ⊢ 1 ˙ = 1 F
lmodvneg1.m ⊢ M = inv g ⁡ F
Assertion lmodvneg1 ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X = N ⁡ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lmodvneg1.v ⊢ V = Base W
2 lmodvneg1.n ⊢ N = inv g ⁡ W
3 lmodvneg1.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
4 lmodvneg1.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
5 lmodvneg1.u ⊢ 1 ˙ = 1 F
6 lmodvneg1.m ⊢ M = inv g ⁡ F
7 simpl ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → W ∈ LMod
8 3 lmodfgrp ⊢ W ∈ LMod → F ∈ Grp
9 eqid ⊢ Base F = Base F
10 3 9 5 lmod1cl ⊢ W ∈ LMod → 1 ˙ ∈ Base F
11 10 adantr ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → 1 ˙ ∈ Base F
12 9 6 grpinvcl ⊢ F ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ Base F → M ⁡ 1 ˙ ∈ Base F
13 8 11 12 syl2an2r ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ ∈ Base F
14 simpr ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → X ∈ V
15 1 3 4 9 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ M ⁡ 1 ˙ ∈ Base F ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X ∈ V
16 7 13 14 15 syl3anc ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X ∈ V
17 eqid ⊢ + W = + W
18 eqid ⊢ 0 W = 0 W
19 1 17 18 lmod0vrid ⊢ W ∈ LMod ∧ M ⁡ 1 ˙ · ˙ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W 0 W = M ⁡ 1 ˙ · ˙ X
20 16 19 syldan ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W 0 W = M ⁡ 1 ˙ · ˙ X
21 1 2 lmodvnegcl ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → N ⁡ X ∈ V
22 1 17 lmodass ⊢ W ∈ LMod ∧ M ⁡ 1 ˙ · ˙ X ∈ V ∧ X ∈ V ∧ N ⁡ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W X + W N ⁡ X = M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W X + W N ⁡ X
23 7 16 14 21 22 syl13anc ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W X + W N ⁡ X = M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W X + W N ⁡ X
24 1 3 4 5 lmodvs1 ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → 1 ˙ · ˙ X = X
25 24 oveq2d ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W 1 ˙ · ˙ X = M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W X
26 eqid ⊢ + F = + F
27 eqid ⊢ 0 F = 0 F
28 9 26 27 6 grplinv ⊢ F ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ Base F → M ⁡ 1 ˙ + F 1 ˙ = 0 F
29 8 11 28 syl2an2r ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ + F 1 ˙ = 0 F
30 29 oveq1d ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ + F 1 ˙ · ˙ X = 0 F · ˙ X
31 1 17 3 4 9 26 lmodvsdir ⊢ W ∈ LMod ∧ M ⁡ 1 ˙ ∈ Base F ∧ 1 ˙ ∈ Base F ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ + F 1 ˙ · ˙ X = M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W 1 ˙ · ˙ X
32 7 13 11 14 31 syl13anc ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ + F 1 ˙ · ˙ X = M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W 1 ˙ · ˙ X
33 1 3 4 27 18 lmod0vs ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → 0 F · ˙ X = 0 W
34 30 32 33 3eqtr3d ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W 1 ˙ · ˙ X = 0 W
35 25 34 eqtr3d ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W X = 0 W
36 35 oveq1d ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W X + W N ⁡ X = 0 W + W N ⁡ X
37 23 36 eqtr3d ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W X + W N ⁡ X = 0 W + W N ⁡ X
38 1 17 18 2 lmodvnegid ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → X + W N ⁡ X = 0 W
39 38 oveq2d ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W X + W N ⁡ X = M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W 0 W
40 1 17 18 lmod0vlid ⊢ W ∈ LMod ∧ N ⁡ X ∈ V → 0 W + W N ⁡ X = N ⁡ X
41 21 40 syldan ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → 0 W + W N ⁡ X = N ⁡ X
42 37 39 41 3eqtr3d ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X + W 0 W = N ⁡ X
43 20 42 eqtr3d ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → M ⁡ 1 ˙ · ˙ X = N ⁡ X