Metamath Proof Explorer


Theorem lcfrlem2

Description: Lemma for lcfr . (Contributed by NM, 27-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses lcfrlem1.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem1.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem1.q โŠข ร— = ( .r โ€˜ ๐‘† )
lcfrlem1.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
lcfrlem1.i โŠข ๐ผ = ( invr โ€˜ ๐‘† )
lcfrlem1.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem1.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem1.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท )
lcfrlem1.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐ท )
lcfrlem1.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
lcfrlem1.e โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ ๐น )
lcfrlem1.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐น )
lcfrlem1.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ )
lcfrlem1.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 )
lcfrlem1.h โŠข ๐ป = ( ๐ธ โˆ’ ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) )
lcfrlem2.l โŠข ๐ฟ = ( LKer โ€˜ ๐‘ˆ )
Assertion lcfrlem2 ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ธ ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ๐ป ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lcfrlem1.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
2 lcfrlem1.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
3 lcfrlem1.q โŠข ร— = ( .r โ€˜ ๐‘† )
4 lcfrlem1.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
5 lcfrlem1.i โŠข ๐ผ = ( invr โ€˜ ๐‘† )
6 lcfrlem1.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
7 lcfrlem1.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘ˆ )
8 lcfrlem1.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท )
9 lcfrlem1.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐ท )
10 lcfrlem1.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
11 lcfrlem1.e โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ ๐น )
12 lcfrlem1.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐น )
13 lcfrlem1.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ )
14 lcfrlem1.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 )
15 lcfrlem1.h โŠข ๐ป = ( ๐ธ โˆ’ ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) )
16 lcfrlem2.l โŠข ๐ฟ = ( LKer โ€˜ ๐‘ˆ )
17 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘† ) = ( Base โ€˜ ๐‘† )
18 lveclmod โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
19 10 18 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
20 2 lmodring โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โ†’ ๐‘† โˆˆ Ring )
21 19 20 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ Ring )
22 2 lvecdrng โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โ†’ ๐‘† โˆˆ DivRing )
23 10 22 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ DivRing )
24 2 17 1 6 lflcl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โˆง ๐บ โˆˆ ๐น โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
25 10 12 13 24 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
26 17 4 5 drnginvrcl โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ DivRing โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  0 ) โ†’ ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
27 23 25 14 26 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
28 2 17 1 6 lflcl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โˆง ๐ธ โˆˆ ๐น โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
29 10 11 13 28 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
30 17 3 ringcl โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ Ring โˆง ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
31 21 27 29 30 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
32 2 17 6 16 7 8 10 12 31 lkrss โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) )
33 6 2 17 7 8 19 31 12 ldualvscl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) โˆˆ ๐น )
34 ringgrp โŠข ( ๐‘† โˆˆ Ring โ†’ ๐‘† โˆˆ Grp )
35 21 34 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ Grp )
36 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ๐‘† ) = ( 1r โ€˜ ๐‘† )
37 17 36 ringidcl โŠข ( ๐‘† โˆˆ Ring โ†’ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
38 21 37 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
39 eqid โŠข ( invg โ€˜ ๐‘† ) = ( invg โ€˜ ๐‘† )
40 17 39 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‘† ) )
41 35 38 40 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
42 2 17 6 16 7 8 10 33 41 lkrss โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) )
43 32 42 sstrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) )
44 sslin โŠข ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) โ†’ ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ธ ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โŠ† ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ธ ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) ) )
45 43 44 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ธ ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โŠ† ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ธ ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) ) )
46 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐ท ) = ( +g โ€˜ ๐ท )
47 6 2 17 7 8 19 41 33 ldualvscl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) โˆˆ ๐น )
48 6 16 7 46 19 11 47 lkrin โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ธ ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ธ ( +g โ€˜ ๐ท ) ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) ) )
49 45 48 sstrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ธ ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ธ ( +g โ€˜ ๐ท ) ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) ) )
50 15 fveq2i โŠข ( ๐ฟ โ€˜ ๐ป ) = ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ธ โˆ’ ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) )
51 2 39 36 6 7 46 8 9 19 11 33 ldualvsub โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ โˆ’ ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) = ( ๐ธ ( +g โ€˜ ๐ท ) ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) )
52 51 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ธ โˆ’ ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ธ ( +g โ€˜ ๐ท ) ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) ) )
53 50 52 eqtr2id โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ธ ( +g โ€˜ ๐ท ) ( ( ( invg โ€˜ ๐‘† ) โ€˜ ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) ยท ( ( ( ๐ผ โ€˜ ( ๐บ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ร— ( ๐ธ โ€˜ ๐‘‹ ) ) ยท ๐บ ) ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐ป ) )
54 49 53 sseqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ธ ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ๐บ ) ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ๐ป ) )