Metamath Proof Explorer


Theorem dochkr1OLDN

Description: A nonzero functional has a value of 1 at some argument belonging to the orthocomplement of its kernel (when its kernel is a closed hyperplane). Tighter version of lfl1 . (Contributed by NM, 2-Jan-2015) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses dochkr1OLD.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
dochkr1OLD.o โŠข โŠฅ = ( ( ocH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
dochkr1OLD.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
dochkr1OLD.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
dochkr1OLD.r โŠข ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
dochkr1OLD.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
dochkr1OLD.i โŠข 1 = ( 1r โ€˜ ๐‘… )
dochkr1OLD.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
dochkr1OLD.l โŠข ๐ฟ = ( LKer โ€˜ ๐‘ˆ )
dochkr1OLD.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
dochkr1OLD.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐น )
dochkr1OLD.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ) โ‰  ๐‘‰ )
Assertion dochkr1OLDN ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) = 1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dochkr1OLD.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
2 dochkr1OLD.o โŠข โŠฅ = ( ( ocH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
3 dochkr1OLD.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
4 dochkr1OLD.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
5 dochkr1OLD.r โŠข ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
6 dochkr1OLD.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
7 dochkr1OLD.i โŠข 1 = ( 1r โ€˜ ๐‘… )
8 dochkr1OLD.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
9 dochkr1OLD.l โŠข ๐ฟ = ( LKer โ€˜ ๐‘ˆ )
10 dochkr1OLD.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
11 dochkr1OLD.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐น )
12 dochkr1OLD.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ) โ‰  ๐‘‰ )
13 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ )
14 eqid โŠข ( LSAtoms โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LSAtoms โ€˜ ๐‘ˆ )
15 1 3 10 dvhlmod โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
16 1 2 3 4 14 8 9 10 11 dochkrsat2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ) โ‰  ๐‘‰ โ†” ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ ( LSAtoms โ€˜ ๐‘ˆ ) ) )
17 12 16 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ ( LSAtoms โ€˜ ๐‘ˆ ) )
18 13 14 15 17 lsateln0 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ๐‘ง โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) )
19 10 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ) โˆง ๐‘ง โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
20 11 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ) โˆง ๐‘ง โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐บ โˆˆ ๐น )
21 eldifsn โŠข ( ๐‘ง โˆˆ ( ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) } ) โ†” ( ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ๐‘ง โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) ) )
22 21 biimpri โŠข ( ( ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ๐‘ง โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ ( ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) } ) )
23 22 adantll โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ) โˆง ๐‘ง โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ ( ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) } ) )
24 1 2 3 4 5 6 13 8 9 19 20 23 dochfln0 โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ) โˆง ๐‘ง โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 )
25 24 ex โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ) โ†’ ( ๐‘ง โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) )
26 25 reximdva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆƒ ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ๐‘ง โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ ) โ†’ โˆƒ ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) )
27 18 26 mpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 )
28 4 8 9 15 11 lkrssv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) โŠ† ๐‘‰ )
29 eqid โŠข ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ )
30 1 3 4 29 2 dochlss โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) โŠ† ๐‘‰ ) โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
31 10 28 30 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
32 15 31 jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) ) )
33 32 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) ) )
34 1 3 10 dvhlvec โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
35 34 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
36 5 lvecdrng โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โ†’ ๐‘… โˆˆ DivRing )
37 35 36 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ๐‘… โˆˆ DivRing )
38 15 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
39 11 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ๐บ โˆˆ ๐น )
40 1 3 4 2 dochssv โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) โŠ† ๐‘‰ ) โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โŠ† ๐‘‰ )
41 10 28 40 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โŠ† ๐‘‰ )
42 41 sselda โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ ๐‘‰ )
43 42 3adant3 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ ๐‘‰ )
44 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ๐‘… )
45 5 44 4 8 lflcl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ๐บ โˆˆ ๐น โˆง ๐‘ง โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
46 38 39 43 45 syl3anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
47 simp3 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 )
48 eqid โŠข ( invr โ€˜ ๐‘… ) = ( invr โ€˜ ๐‘… )
49 44 6 48 drnginvrcl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ DivRing โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
50 37 46 47 49 syl3anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
51 simp2 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) )
52 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
53 5 52 44 29 lssvscl โŠข ( ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โˆง ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ) ) โ†’ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐‘ง ) โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) )
54 33 50 51 53 syl12anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐‘ง ) โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) )
55 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘… ) = ( .r โ€˜ ๐‘… )
56 5 44 55 4 52 8 lflmul โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ๐บ โˆˆ ๐น โˆง ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โˆง ๐‘ง โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐‘ง ) ) = ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) )
57 38 39 50 43 56 syl112anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐‘ง ) ) = ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) )
58 44 6 55 7 48 drnginvrl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ DivRing โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) = 1 )
59 37 46 47 58 syl3anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) = 1 )
60 57 59 eqtrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐‘ง ) ) = 1 )
61 fveqeq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐‘ง ) โ†’ ( ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) = 1 โ†” ( ๐บ โ€˜ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐‘ง ) ) = 1 ) )
62 61 rspcev โŠข ( ( ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐‘ง ) โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐‘ง ) ) = 1 ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) = 1 )
63 54 60 62 syl2anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) = 1 )
64 63 rexlimdv3a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆƒ ๐‘ง โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ง ) โ‰  0 โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) = 1 ) )
65 27 64 mpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฅ ) = 1 )