Metamath Proof Explorer


Theorem ipsubdir

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 ipsubdir ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) = ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( 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 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 phllmod โŠข ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
8 7 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 )
9 lmodgrp โŠข ( ๐‘Š โˆˆ LMod โ†’ ๐‘Š โˆˆ Grp )
10 8 9 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 )
11 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‘‰ )
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 3 4 grpsubcl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) โˆˆ ๐‘‰ )
14 10 11 12 13 syl3anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) โˆˆ ๐‘‰ )
15 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‘‰ )
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 ipdir โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐ต ) , ๐ถ ) = ( ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) ( +g โ€˜ ๐น ) ( ๐ต , ๐ถ ) ) )
19 6 14 12 15 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 โˆ’ ๐ต ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐ต ) , ๐ถ ) = ( ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) ( +g โ€˜ ๐น ) ( ๐ต , ๐ถ ) ) )
20 3 16 4 grpnpcan โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐ต ) = ๐ด )
21 10 11 12 20 syl3anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐ต ) = ๐ด )
22 21 oveq1d โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ๐ต ) , ๐ถ ) = ( ๐ด , ๐ถ ) )
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 โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) ( +g โ€˜ ๐น ) ( ๐ต , ๐ถ ) ) = ( ๐ด , ๐ถ ) )
24 1 lmodfgrp โŠข ( ๐‘Š โˆˆ LMod โ†’ ๐น โˆˆ Grp )
25 8 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ถ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ด , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
28 6 11 15 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ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
29 1 2 3 26 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 ) )
30 6 12 15 29 syl3anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ต , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
31 1 2 3 26 ipcl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
32 6 14 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 โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
33 26 17 5 grpsubadd โŠข ( ( ๐น โˆˆ Grp โˆง ( ( ๐ด , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ( ๐ต , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ถ ) ) = ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) โ†” ( ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) ( +g โ€˜ ๐น ) ( ๐ต , ๐ถ ) ) = ( ๐ด , ๐ถ ) ) )
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ถ ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ถ ) ) = ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) โ†” ( ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) ( +g โ€˜ ๐น ) ( ๐ต , ๐ถ ) ) = ( ๐ด , ๐ถ ) ) )
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ถ ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ถ ) ) = ( ( ๐ด โˆ’ ๐ต ) , 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 โˆ’ ๐ต ) , ๐ถ ) = ( ( ๐ด , ๐ถ ) ๐‘† ( ๐ต , ๐ถ ) ) )