Metamath Proof Explorer


Theorem lcdvsubval

Description: The value of the value of vector addition in the closed kernel vector space dual. (Contributed by NM, 11-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses lcdvsubval.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
lcdvsubval.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
lcdvsubval.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
lcdvsubval.r โŠข ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
lcdvsubval.s โŠข ๐‘† = ( -g โ€˜ ๐‘… )
lcdvsubval.c โŠข ๐ถ = ( ( LCDual โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
lcdvsubval.d โŠข ๐ท = ( Base โ€˜ ๐ถ )
lcdvsubval.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐ถ )
lcdvsubval.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
lcdvsubval.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ท )
lcdvsubval.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ท )
lcdvsubval.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ )
Assertion lcdvsubval ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โˆ’ ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ๐‘† ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lcdvsubval.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
2 lcdvsubval.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
3 lcdvsubval.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
4 lcdvsubval.r โŠข ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
5 lcdvsubval.s โŠข ๐‘† = ( -g โ€˜ ๐‘… )
6 lcdvsubval.c โŠข ๐ถ = ( ( LCDual โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
7 lcdvsubval.d โŠข ๐ท = ( Base โ€˜ ๐ถ )
8 lcdvsubval.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐ถ )
9 lcdvsubval.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
10 lcdvsubval.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ ๐ท )
11 lcdvsubval.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐ท )
12 lcdvsubval.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ )
13 1 6 9 lcdlmod โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ LMod )
14 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐ถ ) = ( +g โ€˜ ๐ถ )
15 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) = ( Scalar โ€˜ ๐ถ )
16 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ )
17 eqid โŠข ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) = ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) )
18 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) )
19 7 14 8 15 16 17 18 lmodvsubval2 โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ LMod โˆง ๐น โˆˆ ๐ท โˆง ๐บ โˆˆ ๐ท ) โ†’ ( ๐น โˆ’ ๐บ ) = ( ๐น ( +g โ€˜ ๐ถ ) ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) ) )
20 13 10 11 19 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น โˆ’ ๐บ ) = ( ๐น ( +g โ€˜ ๐ถ ) ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) ) )
21 20 fveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โˆ’ ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ( ๐น ( +g โ€˜ ๐ถ ) ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘‹ ) )
22 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐‘… ) = ( +g โ€˜ ๐‘… )
23 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ๐‘… )
24 15 lmodfgrp โŠข ( ๐ถ โˆˆ LMod โ†’ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ Grp )
25 13 24 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ Grp )
26 15 lmodring โŠข ( ๐ถ โˆˆ LMod โ†’ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ Ring )
27 13 26 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ Ring )
28 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) )
29 28 18 ringidcl โŠข ( ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ Ring โ†’ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) )
30 27 29 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) )
31 28 17 grpinvcl โŠข ( ( ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ Grp โˆง ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) โ†’ ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) )
32 25 30 31 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) )
33 1 2 4 23 6 15 28 9 lcdsbase โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) = ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
34 32 33 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
35 1 2 4 23 6 7 16 9 34 11 lcdvscl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) โˆˆ ๐ท )
36 1 2 3 4 22 6 7 14 9 10 35 12 lcdvaddval โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น ( +g โ€˜ ๐ถ ) ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) ) โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ) )
37 eqid โŠข ( invg โ€˜ ๐‘… ) = ( invg โ€˜ ๐‘… )
38 1 2 4 37 6 15 17 9 lcdneg โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) = ( invg โ€˜ ๐‘… ) )
39 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ๐‘… ) = ( 1r โ€˜ ๐‘… )
40 1 2 4 39 6 15 18 9 lcd1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) = ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
41 38 40 fveq12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) = ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) )
42 41 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) = ( ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) )
43 42 fveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ( ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) )
44 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘… ) = ( .r โ€˜ ๐‘… )
45 1 2 9 dvhlmod โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
46 4 lmodring โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
47 45 46 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
48 ringgrp โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ๐‘… โˆˆ Grp )
49 47 48 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Grp )
50 4 23 39 lmod1cl โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โ†’ ( 1r โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
51 45 50 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1r โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
52 23 37 grpinvcl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Grp โˆง ( 1r โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
53 49 51 52 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
54 1 2 3 4 23 44 6 7 16 9 53 11 12 lcdvsval โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) ) )
55 1 2 3 4 23 6 7 9 11 12 lcdvbasecl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
56 23 44 39 37 47 55 ringnegr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) ) = ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) )
57 43 54 56 3eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) )
58 57 oveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) )
59 1 2 3 4 23 6 7 9 10 12 lcdvbasecl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
60 23 22 37 5 grpsubval โŠข ( ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ๐‘† ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) )
61 59 55 60 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ๐‘† ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ( invg โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ) )
62 58 61 eqtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ( ( ( invg โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐ถ ) ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ถ ) ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ๐‘† ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) )
63 21 36 62 3eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โˆ’ ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) = ( ( ๐น โ€˜ ๐‘‹ ) ๐‘† ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) )