Metamath Proof Explorer


Theorem ip2subdi

Description: Distributive law for inner product subtraction. (Contributed by Mario Carneiro, 8-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses phlsrng.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
phllmhm.h โŠข , = ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘Š )
phllmhm.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
ipsubdir.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐‘Š )
ipsubdir.s โŠข ๐‘† = ( -g โ€˜ ๐น )
ip2subdi.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐น )
ip2subdi.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ PreHil )
ip2subdi.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘‰ )
ip2subdi.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ๐‘‰ )
ip2subdi.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ )
ip2subdi.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท โˆˆ ๐‘‰ )
Assertion ip2subdi ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) = ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) + ( ๐ต , ๐ท ) ) ๐‘† ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 phlsrng.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
2 phllmhm.h โŠข , = ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘Š )
3 phllmhm.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
4 ipsubdir.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐‘Š )
5 ipsubdir.s โŠข ๐‘† = ( -g โ€˜ ๐น )
6 ip2subdi.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐น )
7 ip2subdi.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ PreHil )
8 ip2subdi.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘‰ )
9 ip2subdi.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ๐‘‰ )
10 ip2subdi.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ )
11 ip2subdi.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท โˆˆ ๐‘‰ )
12 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐น ) = ( Base โ€˜ ๐น )
13 phllmod โŠข ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
14 7 13 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
15 1 lmodring โŠข ( ๐‘Š โˆˆ LMod โ†’ ๐น โˆˆ Ring )
16 14 15 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ Ring )
17 ringabl โŠข ( ๐น โˆˆ Ring โ†’ ๐น โˆˆ Abel )
18 16 17 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ Abel )
19 1 2 3 12 ipcl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ด , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
20 7 8 10 19 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
21 1 2 3 12 ipcl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ท โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ด , ๐ท ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
22 7 8 11 21 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด , ๐ท ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
23 1 2 3 12 ipcl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ต , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
24 7 9 10 23 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
25 12 6 5 18 20 22 24 ablsubsub4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ท ) ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ถ ) ) = ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) ) )
26 25 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ท ) ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ถ ) ) + ( ๐ต , ๐ท ) ) = ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) ) + ( ๐ต , ๐ท ) ) )
27 3 4 lmodvsubcl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ท โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) โˆˆ ๐‘‰ )
28 14 10 11 27 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) โˆˆ ๐‘‰ )
29 1 2 3 4 5 ipsubdir โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) = ( ( ๐ด , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) ๐‘† ( ๐ต , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) ) )
30 7 8 9 28 29 syl13anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) = ( ( ๐ด , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) ๐‘† ( ๐ต , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) ) )
31 1 2 3 4 5 ipsubdi โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ท โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) = ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ท ) ) )
32 7 8 10 11 31 syl13anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) = ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ท ) ) )
33 1 2 3 4 5 ipsubdi โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ท โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ต , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) = ( ( ๐ต , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ท ) ) )
34 7 9 10 11 33 syl13anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) = ( ( ๐ต , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ท ) ) )
35 32 34 oveq12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) ๐‘† ( ๐ต , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) ) = ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ท ) ) ๐‘† ( ( ๐ต , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ท ) ) ) )
36 ringgrp โŠข ( ๐น โˆˆ Ring โ†’ ๐น โˆˆ Grp )
37 16 36 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ Grp )
38 12 5 grpsubcl โŠข ( ( ๐น โˆˆ Grp โˆง ( ๐ด , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ( ๐ด , ๐ท ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) โ†’ ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ท ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
39 37 20 22 38 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ท ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
40 1 2 3 12 ipcl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ท โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ต , ๐ท ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
41 7 9 11 40 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต , ๐ท ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
42 12 6 5 18 39 24 41 ablsubsub โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ท ) ) ๐‘† ( ( ๐ต , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ท ) ) ) = ( ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ท ) ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ถ ) ) + ( ๐ต , ๐ท ) ) )
43 30 35 42 3eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) = ( ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ท ) ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ถ ) ) + ( ๐ต , ๐ท ) ) )
44 12 6 ringacl โŠข ( ( ๐น โˆˆ Ring โˆง ( ๐ด , ๐ท ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ( ๐ต , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) โ†’ ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
45 16 22 24 44 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
46 12 6 5 abladdsub โŠข ( ( ๐น โˆˆ Abel โˆง ( ( ๐ด , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ( ๐ต , ๐ท ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) + ( ๐ต , ๐ท ) ) ๐‘† ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) ) = ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) ) + ( ๐ต , ๐ท ) ) )
47 18 20 41 45 46 syl13anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) + ( ๐ต , ๐ท ) ) ๐‘† ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) ) = ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) ) + ( ๐ต , ๐ท ) ) )
48 26 43 47 3eqtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ( ๐ถ โˆ’ ๐ท ) ) = ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) + ( ๐ต , ๐ท ) ) ๐‘† ( ( ๐ด , ๐ท ) + ( ๐ต , ๐ถ ) ) ) )