Metamath Proof Explorer


Theorem hdmap14lem12

Description: Lemma for proof of part 14 in Baer p. 50. (Contributed by NM, 6-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses hdmap14lem12.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
hdmap14lem12.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
hdmap14lem12.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
hdmap14lem12.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
hdmap14lem12.r โŠข ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
hdmap14lem12.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
hdmap14lem12.c โŠข ๐ถ = ( ( LCDual โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
hdmap14lem12.e โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ )
hdmap14lem12.s โŠข ๐‘† = ( ( HDMap โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
hdmap14lem12.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
hdmap14lem12.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ต )
hdmap14lem12.p โŠข ๐‘ƒ = ( Scalar โ€˜ ๐ถ )
hdmap14lem12.a โŠข ๐ด = ( Base โ€˜ ๐‘ƒ )
hdmap14lem12.o โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ )
hdmap14lem12.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
hdmap14lem12.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ด )
Assertion hdmap14lem12 ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 hdmap14lem12.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
2 hdmap14lem12.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
3 hdmap14lem12.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
4 hdmap14lem12.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
5 hdmap14lem12.r โŠข ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
6 hdmap14lem12.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
7 hdmap14lem12.c โŠข ๐ถ = ( ( LCDual โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
8 hdmap14lem12.e โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ )
9 hdmap14lem12.s โŠข ๐‘† = ( ( HDMap โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
10 hdmap14lem12.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
11 hdmap14lem12.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ต )
12 hdmap14lem12.p โŠข ๐‘ƒ = ( Scalar โ€˜ ๐ถ )
13 hdmap14lem12.a โŠข ๐ด = ( Base โ€˜ ๐‘ƒ )
14 hdmap14lem12.o โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ )
15 hdmap14lem12.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
16 hdmap14lem12.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ด )
17 eqid โŠข ( LSpan โ€˜ ๐ถ ) = ( LSpan โ€˜ ๐ถ )
18 10 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
19 simp3 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
20 19 eldifad โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ )
21 11 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ๐น โˆˆ ๐ต )
22 1 2 3 4 5 6 7 8 17 12 13 9 18 20 21 hdmap14lem2a โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘” โˆˆ ๐ด ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
23 simp3 โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
24 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( +g โ€˜ ๐‘ˆ )
25 eqid โŠข ( LSpan โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LSpan โ€˜ ๐‘ˆ )
26 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐ถ ) = ( +g โ€˜ ๐ถ )
27 simp11 โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ๐œ‘ )
28 27 10 syl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
29 27 15 syl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
30 simp13 โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
31 27 11 syl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ๐น โˆˆ ๐ต )
32 27 16 syl โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ด )
33 simp2 โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ๐‘” โˆˆ ๐ด )
34 simp12 โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) )
35 1 2 3 24 4 14 25 5 6 7 26 8 12 13 9 28 29 30 31 32 33 34 23 hdmap14lem11 โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ๐บ = ๐‘” )
36 35 oveq1d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
37 23 36 eqtr4d โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โˆง ๐‘” โˆˆ ๐ด โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
38 37 rexlimdv3a โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘” โˆˆ ๐ด ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘” โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) )
39 22 38 mpd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
40 39 3expia โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) )
41 40 ralrimiv โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
42 oveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘‹ โ†’ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐น ยท ๐‘‹ ) )
43 42 fveq2d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘‹ โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) )
44 fveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘‹ โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) )
45 44 oveq2d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘‹ โ†’ ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) )
46 43 45 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘‹ โ†’ ( ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ†” ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) )
47 46 rspcv โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) )
48 15 47 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) )
49 48 imp โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) โ†’ ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) )
50 41 49 impbida โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘‹ ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) ( ๐‘† โ€˜ ( ๐น ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐บ โˆ™ ( ๐‘† โ€˜ ๐‘ฆ ) ) ) )