Metamath Proof Explorer


Definition df-ldual

Description: Define the (left) dual of a left vector space (or module) in which the vectors are functionals. In many texts, this is defined as a right vector space, but by reversing the multiplication we achieve a left vector space, as is done in definition of dual vector space in Holland95 p. 218. This allows to reuse our existing collection of left vector space theorems. The restriction on oF ( +gv ) allows it to be a set; see ofmres . Note the operation reversal in the scalar product to allow to use the original scalar ring instead of the oppR ring, for convenience. (Contributed by NM, 18-Oct-2014)

Ref Expression
Assertion df-ldual LDual = ( ๐‘ฃ โˆˆ V โ†ฆ ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โ†พ ( ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) , ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ } ) )

Detailed syntax breakdown

Step Hyp Ref Expression
0 cld โŠข LDual
1 vv โŠข ๐‘ฃ
2 cvv โŠข V
3 cbs โŠข Base
4 cnx โŠข ndx
5 4 3 cfv โŠข ( Base โ€˜ ndx )
6 clfn โŠข LFnl
7 1 cv โŠข ๐‘ฃ
8 7 6 cfv โŠข ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ )
9 5 8 cop โŠข โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โŸฉ
10 cplusg โŠข +g
11 4 10 cfv โŠข ( +g โ€˜ ndx )
12 csca โŠข Scalar
13 7 12 cfv โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ )
14 13 10 cfv โŠข ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) )
15 14 cof โŠข โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) )
16 8 8 cxp โŠข ( ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) )
17 15 16 cres โŠข ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โ†พ ( ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ) )
18 11 17 cop โŠข โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โ†พ ( ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ) โŸฉ
19 4 12 cfv โŠข ( Scalar โ€˜ ndx )
20 coppr โŠข oppr
21 13 20 cfv โŠข ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) )
22 19 21 cop โŠข โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โŸฉ
23 9 18 22 ctp โŠข { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โ†พ ( ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โŸฉ }
24 cvsca โŠข ยท๐‘ 
25 4 24 cfv โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ndx )
26 vk โŠข ๐‘˜
27 13 3 cfv โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) )
28 vf โŠข ๐‘“
29 28 cv โŠข ๐‘“
30 cmulr โŠข .r
31 13 30 cfv โŠข ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) )
32 31 cof โŠข โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) )
33 7 3 cfv โŠข ( Base โ€˜ ๐‘ฃ )
34 26 cv โŠข ๐‘˜
35 34 csn โŠข { ๐‘˜ }
36 33 35 cxp โŠข ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— { ๐‘˜ } )
37 29 36 32 co โŠข ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— { ๐‘˜ } ) )
38 26 28 27 8 37 cmpo โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) , ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— { ๐‘˜ } ) ) )
39 25 38 cop โŠข โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) , ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ
40 39 csn โŠข { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) , ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ }
41 23 40 cun โŠข ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โ†พ ( ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) , ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ } )
42 1 2 41 cmpt โŠข ( ๐‘ฃ โˆˆ V โ†ฆ ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โ†พ ( ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) , ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ } ) )
43 0 42 wceq โŠข LDual = ( ๐‘ฃ โˆˆ V โ†ฆ ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โ†พ ( ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) , ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ฃ ) โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ } ) )