Metamath Proof Explorer


Theorem lcdlvec

Description: The dual vector space of functionals with closed kernels is a left vector space. (Contributed by NM, 14-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses lcdlmod.h 𝐻 = ( LHyp ‘ 𝐾 )
lcdlmod.c 𝐶 = ( ( LCDual ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 )
lcdlmod.k ( 𝜑 → ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑊𝐻 ) )
Assertion lcdlvec ( 𝜑𝐶 ∈ LVec )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lcdlmod.h 𝐻 = ( LHyp ‘ 𝐾 )
2 lcdlmod.c 𝐶 = ( ( LCDual ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 )
3 lcdlmod.k ( 𝜑 → ( 𝐾 ∈ HL ∧ 𝑊𝐻 ) )
4 eqid ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) = ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 )
5 eqid ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) = ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 )
6 eqid ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) = ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) )
7 eqid ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) = ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) )
8 eqid ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) = ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) )
9 1 4 2 5 6 7 8 3 lcdval ( 𝜑𝐶 = ( ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ↾s { 𝑓 ∈ ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∣ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) ) ) = ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) } ) )
10 1 5 3 dvhlvec ( 𝜑 → ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ∈ LVec )
11 8 10 lduallvec ( 𝜑 → ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∈ LVec )
12 eqid ( LSubSp ‘ ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ) = ( LSubSp ‘ ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) )
13 eqid { 𝑓 ∈ ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∣ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) ) ) = ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) } = { 𝑓 ∈ ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∣ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) ) ) = ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) }
14 1 5 4 6 7 8 12 13 3 lclkr ( 𝜑 → { 𝑓 ∈ ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∣ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) ) ) = ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) } ∈ ( LSubSp ‘ ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ) )
15 eqid ( ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ↾s { 𝑓 ∈ ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∣ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) ) ) = ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) } ) = ( ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ↾s { 𝑓 ∈ ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∣ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) ) ) = ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) } )
16 15 12 lsslvec ( ( ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∈ LVec ∧ { 𝑓 ∈ ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∣ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) ) ) = ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) } ∈ ( LSubSp ‘ ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ) ) → ( ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ↾s { 𝑓 ∈ ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∣ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) ) ) = ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) } ) ∈ LVec )
17 11 14 16 syl2anc ( 𝜑 → ( ( LDual ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ↾s { 𝑓 ∈ ( LFnl ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ∣ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( ( ocH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ‘ ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) ) ) = ( ( LKer ‘ ( ( DVecH ‘ 𝐾 ) ‘ 𝑊 ) ) ‘ 𝑓 ) } ) ∈ LVec )
18 9 17 eqeltrd ( 𝜑𝐶 ∈ LVec )