Metamath Proof Explorer


Theorem ipsubdi

Description: Distributive law for inner product subtraction. (Contributed by NM, 20-Nov-2007) (Revised by Mario Carneiro, 7-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 )
Assertion ipsubdi ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) = ( ( ๐ด , ๐ต ) ๐‘† ( ๐ด , 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 simpl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ PreHil )
7 simpr1 โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘‰ )
8 phllmod โŠข ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
9 8 adantr โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
10 lmodgrp โŠข ( ๐‘Š โˆˆ LMod โ†’ ๐‘Š โˆˆ Grp )
11 9 10 syl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ Grp )
12 simpr2 โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ ๐‘‰ )
13 simpr3 โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ )
14 3 4 grpsubcl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ Grp โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) โˆˆ ๐‘‰ )
15 11 12 13 14 syl3anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) โˆˆ ๐‘‰ )
16 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐‘Š ) = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
17 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐น ) = ( +g โ€˜ ๐น )
18 1 2 3 16 17 ipdi โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด , ( ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐ถ ) ) = ( ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) ( +g โ€˜ ๐น ) ( ๐ด , ๐ถ ) ) )
19 6 7 15 13 18 syl13anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด , ( ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐ถ ) ) = ( ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) ( +g โ€˜ ๐น ) ( ๐ด , ๐ถ ) ) )
20 3 16 4 grpnpcan โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ Grp โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐ถ ) = ๐ต )
21 11 12 13 20 syl3anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐ถ ) = ๐ต )
22 21 oveq2d โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด , ( ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐ถ ) ) = ( ๐ด , ๐ต ) )
23 19 22 eqtr3d โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) ( +g โ€˜ ๐น ) ( ๐ด , ๐ถ ) ) = ( ๐ด , ๐ต ) )
24 1 lmodfgrp โŠข ( ๐‘Š โˆˆ LMod โ†’ ๐น โˆˆ Grp )
25 9 24 syl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ๐น โˆˆ Grp )
26 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐น ) = ( Base โ€˜ ๐น )
27 1 2 3 26 ipcl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ด , ๐ต ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
28 6 7 12 27 syl3anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด , ๐ต ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
29 1 2 3 26 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 ) )
30 6 7 13 29 syl3anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
31 1 2 3 26 ipcl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
32 6 7 15 31 syl3anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
33 26 17 5 grpsubadd โŠข ( ( ๐น โˆˆ Grp โˆง ( ( ๐ด , ๐ต ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ( ๐ด , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด , ๐ต ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ถ ) ) = ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) โ†” ( ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) ( +g โ€˜ ๐น ) ( ๐ด , ๐ถ ) ) = ( ๐ด , ๐ต ) ) )
34 25 28 30 32 33 syl13anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด , ๐ต ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ถ ) ) = ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) โ†” ( ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) ( +g โ€˜ ๐น ) ( ๐ด , ๐ถ ) ) = ( ๐ด , ๐ต ) ) )
35 23 34 mpbird โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐ด , ๐ต ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ถ ) ) = ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) )
36 35 eqcomd โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด , ( ๐ต โˆ’ ๐ถ ) ) = ( ( ๐ด , ๐ต ) ๐‘† ( ๐ด , ๐ถ ) ) )