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Theorem nlelshi

Description: The null space of a linear functional is a subspace. (Contributed by NM, 11-Feb-2006) (Revised by Mario Carneiro, 17-Nov-2013) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypothesis nlelsh.1 ⊢ T ∈ LinFn
Assertion nlelshi ⊢ null ⁡ T ∈ S ℋ

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nlelsh.1 ⊢ T ∈ LinFn
2 ax-hv0cl ⊢ 0 ℎ ∈ ℋ
3 1 lnfn0i ⊢ T ⁡ 0 ℎ = 0
4 1 lnfnfi ⊢ T : ℋ ⟶ ℂ
5 elnlfn ⊢ T : ℋ ⟶ ℂ → 0 ℎ ∈ null ⁡ T ↔ 0 ℎ ∈ ℋ ∧ T ⁡ 0 ℎ = 0
6 4 5 ax-mp ⊢ 0 ℎ ∈ null ⁡ T ↔ 0 ℎ ∈ ℋ ∧ T ⁡ 0 ℎ = 0
7 2 3 6 mpbir2an ⊢ 0 ℎ ∈ null ⁡ T
8 nlfnval ⊢ T : ℋ ⟶ ℂ → null ⁡ T = T -1 0
9 4 8 ax-mp ⊢ null ⁡ T = T -1 0
10 cnvimass ⊢ T -1 0 ⊆ dom ⁡ T
11 9 10 eqsstri ⊢ null ⁡ T ⊆ dom ⁡ T
12 4 fdmi ⊢ dom ⁡ T = ℋ
13 11 12 sseqtri ⊢ null ⁡ T ⊆ ℋ
14 13 sseli ⊢ x ∈ null ⁡ T → x ∈ ℋ
15 13 sseli ⊢ y ∈ null ⁡ T → y ∈ ℋ
16 hvaddcl ⊢ x ∈ ℋ ∧ y ∈ ℋ → x + ℎ y ∈ ℋ
17 14 15 16 syl2an ⊢ x ∈ null ⁡ T ∧ y ∈ null ⁡ T → x + ℎ y ∈ ℋ
18 1 lnfnaddi ⊢ x ∈ ℋ ∧ y ∈ ℋ → T ⁡ x + ℎ y = T ⁡ x + T ⁡ y
19 14 15 18 syl2an ⊢ x ∈ null ⁡ T ∧ y ∈ null ⁡ T → T ⁡ x + ℎ y = T ⁡ x + T ⁡ y
20 elnlfn ⊢ T : ℋ ⟶ ℂ → x ∈ null ⁡ T ↔ x ∈ ℋ ∧ T ⁡ x = 0
21 4 20 ax-mp ⊢ x ∈ null ⁡ T ↔ x ∈ ℋ ∧ T ⁡ x = 0
22 21 simprbi ⊢ x ∈ null ⁡ T → T ⁡ x = 0
23 elnlfn ⊢ T : ℋ ⟶ ℂ → y ∈ null ⁡ T ↔ y ∈ ℋ ∧ T ⁡ y = 0
24 4 23 ax-mp ⊢ y ∈ null ⁡ T ↔ y ∈ ℋ ∧ T ⁡ y = 0
25 24 simprbi ⊢ y ∈ null ⁡ T → T ⁡ y = 0
26 22 25 oveqan12d ⊢ x ∈ null ⁡ T ∧ y ∈ null ⁡ T → T ⁡ x + T ⁡ y = 0 + 0
27 19 26 eqtrd ⊢ x ∈ null ⁡ T ∧ y ∈ null ⁡ T → T ⁡ x + ℎ y = 0 + 0
28 00id ⊢ 0 + 0 = 0
29 27 28 eqtrdi ⊢ x ∈ null ⁡ T ∧ y ∈ null ⁡ T → T ⁡ x + ℎ y = 0
30 elnlfn ⊢ T : ℋ ⟶ ℂ → x + ℎ y ∈ null ⁡ T ↔ x + ℎ y ∈ ℋ ∧ T ⁡ x + ℎ y = 0
31 4 30 ax-mp ⊢ x + ℎ y ∈ null ⁡ T ↔ x + ℎ y ∈ ℋ ∧ T ⁡ x + ℎ y = 0
32 17 29 31 sylanbrc ⊢ x ∈ null ⁡ T ∧ y ∈ null ⁡ T → x + ℎ y ∈ null ⁡ T
33 32 rgen2 ⊢ ∀ x ∈ null ⁡ T ∀ y ∈ null ⁡ T x + ℎ y ∈ null ⁡ T
34 hvmulcl ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℋ → x ⋅ ℎ y ∈ ℋ
35 15 34 sylan2 ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ null ⁡ T → x ⋅ ℎ y ∈ ℋ
36 1 lnfnmuli ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℋ → T ⁡ x ⋅ ℎ y = x ⁢ T ⁡ y
37 15 36 sylan2 ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ null ⁡ T → T ⁡ x ⋅ ℎ y = x ⁢ T ⁡ y
38 25 oveq2d ⊢ y ∈ null ⁡ T → x ⁢ T ⁡ y = x ⋅ 0
39 mul01 ⊢ x ∈ ℂ → x ⋅ 0 = 0
40 38 39 sylan9eqr ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ null ⁡ T → x ⁢ T ⁡ y = 0
41 37 40 eqtrd ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ null ⁡ T → T ⁡ x ⋅ ℎ y = 0
42 elnlfn ⊢ T : ℋ ⟶ ℂ → x ⋅ ℎ y ∈ null ⁡ T ↔ x ⋅ ℎ y ∈ ℋ ∧ T ⁡ x ⋅ ℎ y = 0
43 4 42 ax-mp ⊢ x ⋅ ℎ y ∈ null ⁡ T ↔ x ⋅ ℎ y ∈ ℋ ∧ T ⁡ x ⋅ ℎ y = 0
44 35 41 43 sylanbrc ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ null ⁡ T → x ⋅ ℎ y ∈ null ⁡ T
45 44 rgen2 ⊢ ∀ x ∈ ℂ ∀ y ∈ null ⁡ T x ⋅ ℎ y ∈ null ⁡ T
46 33 45 pm3.2i ⊢ ∀ x ∈ null ⁡ T ∀ y ∈ null ⁡ T x + ℎ y ∈ null ⁡ T ∧ ∀ x ∈ ℂ ∀ y ∈ null ⁡ T x ⋅ ℎ y ∈ null ⁡ T
47 issh3 ⊢ null ⁡ T ⊆ ℋ → null ⁡ T ∈ S ℋ ↔ 0 ℎ ∈ null ⁡ T ∧ ∀ x ∈ null ⁡ T ∀ y ∈ null ⁡ T x + ℎ y ∈ null ⁡ T ∧ ∀ x ∈ ℂ ∀ y ∈ null ⁡ T x ⋅ ℎ y ∈ null ⁡ T
48 13 47 ax-mp ⊢ null ⁡ T ∈ S ℋ ↔ 0 ℎ ∈ null ⁡ T ∧ ∀ x ∈ null ⁡ T ∀ y ∈ null ⁡ T x + ℎ y ∈ null ⁡ T ∧ ∀ x ∈ ℂ ∀ y ∈ null ⁡ T x ⋅ ℎ y ∈ null ⁡ T
49 7 46 48 mpbir2an ⊢ null ⁡ T ∈ S ℋ